DE102012001890A1 - Energy storage system for providing electrical driving power for drive motor of e.g. electric car, has two energy storage devices for providing electrical driving power with higher energy density and higher power density, respectively - Google Patents

Energy storage system for providing electrical driving power for drive motor of e.g. electric car, has two energy storage devices for providing electrical driving power with higher energy density and higher power density, respectively Download PDF

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Abstract

The system has an energy storage device (3) for providing electrical driving power with energy density and power density, and another energy storage device (4) for providing electrical driving power with another energy density and another power density. The power density of the former energy storage device is larger than the power density of the latter energy storage device, and the energy density of the latter energy storage device is larger than the energy density of the former energy storage device. The energy storage devices are selected from one of an ultracap capacitor, a double-layer capacitor, an electrolyte capacitor, a lithium-ion accumulator, a nickel-metal hydride storage battery, a nickel-cadmium battery or a lead-acid battery. Independent claims are also included for the following: (1) a propulsion system for a vehicle (2) a method for operating the energy storage system.

Description

Die Erfindung betrifft ein Energiespeichersystem zur Bereitstellung elektrischer Antriebsenergie für einen elektrischen Antriebsmotor eines Fahrzeugs. Weiterhin betrifft die Erfindung ein entsprechendes Betriebsverfahren für ein solches Energiespeichersystem.The invention relates to an energy storage system for providing electrical drive energy for an electric drive motor of a vehicle. Furthermore, the invention relates to a corresponding operating method for such an energy storage system.

Bei herkömmlichen Energiespeichersystemen für elektrisch antreibbare Fahrzeuge (z. B. Plug-in-Hybrid, Voll-Hybrid, Elektrofahrzeug) wird die elektrische Antriebsenergie für den elektrischen Antriebsmotor des Fahrzeugs in der Regel in einem einzigen Energiespeicher gespeichert, wobei es sich in der Regel um eine elektrische Batterie mit zahlreichen Batteriezellen handelt. Derartige herkömmliche Energiespeichersysteme sind jedoch im Betrieb noch nicht vollständig befriedigend.In conventional energy storage systems for electrically driven vehicles (eg plug-in hybrid, full hybrid, electric vehicle), the electrical drive energy for the electric drive motor of the vehicle is usually stored in a single energy storage, which is usually to an electric battery with numerous battery cells is. However, such conventional energy storage systems are not yet completely satisfactory in operation.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein entsprechend verbessertes Energiespeichersystem zu schaffen. Weiterhin liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein entsprechendes Betriebsverfahren für ein solches Energiespeichersystem anzugeben.The invention is therefore based on the object to provide a correspondingly improved energy storage system. Furthermore, the invention has for its object to provide a corresponding operating method for such an energy storage system.

Diese Aufgabe wird durch ein Energiespeichersystem bzw. ein entsprechendes Betriebsverfahren gemäß den nebengeordneten Ansprüchen gelöst.This object is achieved by an energy storage system or a corresponding operating method according to the independent claims.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass im Betrieb eines elektrisch antreibbaren Fahrzeugs verschiedene Anforderungen an den elektrischen Energiespeicher gestellt werden. So wird beispielsweise bei einem kurzzeitigen schnellen Beschleunigungsvorgang eine hohe elektrische Antriebsleistung benötigt, die von dem Energiespeicher kurzzeitig bereitgestellt werden muss. Dem Gegenüber ist für eine hohe Reichweite des Fahrzeuges nicht die maximal verfügbare Antriebsleistung relevant, sondern eine möglichst hohe Energiedichte des Energiespeichers, um ohne eine zwischenzeitliche Aufladung des Energiespeichers eine möglichst große Distanz überbrücken zu können. Ein weitere Anforderung an elektrische angetriebene Fahrzeuge ist die Wirtschaftlichkeit. Jedoch ist dies Aufgrund der aktuell noch sehr teueren elektrischen Energiespeicher (z. B. Lithium-Ionen Batterien, Nickelmetallhydrid Batterien oder Super Caps) nicht ohne weiteres möglich. Dies hat zur Folge, dass die Energiespeicher meist ohne zusätzliche Sicherheit hinsichtlich Leistungs- und Energiedichte ausgelegt werden oder sogar unterdimensioniert sind, um damit billiger zu werden. Die Wirtschaftlichkeit in Verbindung mit den Leistungs- und Reichweitenanforderungen steht jedoch oft im Widerspruch zu den üblichen Lebensdaueranforderungen eines Fahrzeugs von durchschnittlich 10 Jahren. Über die Lebensdauer sollte sich das Energiespeichersystem nach Möglichkeit in seinen Eigenschaften nicht verändern. Faktisch unterliegt aber gerade ein ohne Sicherheitsreserven ausgelegter Energiespeicher einer erhöhten Alterung bei diesen Leistungsanforderungen. Diese unterschiedlichen Anforderungen an den Energiespeicher können jedoch durch einen einzigen Energiespeicher eines bestimmten Typs in der Regel nicht befriedigend erfüllt werden.The invention is based on the recognition that various requirements are placed on the electrical energy store during operation of an electrically drivable vehicle. For example, in the case of a short-time rapid acceleration process, a high electrical drive power is required, which must be provided by the energy store for a short time. The counterpart is not relevant for a high range of the vehicle, the maximum available drive power, but the highest possible energy density of the energy storage in order to bridge the greatest possible distance without an interim charge of the energy storage can. Another requirement for electric powered vehicles is economy. However, this is not readily possible due to the still very expensive electrical energy storage (eg lithium-ion batteries, nickel metal hydride batteries or super caps). This has the consequence that the energy storage are usually designed without additional security in terms of power and energy density or even undersized so as to be cheaper. However, the economics associated with the performance and range requirements often conflict with the typical lifetime requirements of a vehicle averaging 10 years. Over its lifetime, the energy storage system should not change its properties as far as possible. In fact, however, an energy store designed without safety reserves is subject to an increased aging of these power requirements. However, these different requirements for the energy storage can not be satisfactorily met by a single energy storage of a particular type in the rule.

Die Erfindung umfasst deshalb die allgemeine technische Lehre, dass das Energiespeichersystem zwei verschiedene Energiespeicher aufweist, um die für den Antriebsmotor benötigte elektrische Antriebsenergie bereitzustellen. Der erste Energiespeicher weist hierbei eine relativ große Leistungsdichte auf und ermöglicht deshalb die Bereitstellung der erforderlichen Antriebsenergie für kurzzeitige Beschleunigungsvorgänge. Der zweite Energiespeicher weist dagegen eine relativ große Energiedichte auf und ermöglicht deshalb über einen längeren Zeitraum die Bereitstellung der erforderlichen Antriebsenergie für eine mechanische Grundlast, beispielsweise beim Fahren auf einer Landstraße mit relativ konstanter Geschwindigkeit. Der erste Energiespeicher weist also eine größere Leistungsdichte auf als der zweite Energiespeicher, wohingegen der zweite Energiespeicher eine größere Energiedichte aufweist als der erste Energiespeicher. Diese Kombination erlaubt es, beide Energiespeicher kleiner zu dimensionieren und wird somit wirtschaftlicher als ein System mit nur einem einzigen Energiespeicher. Weiterhin können beide Energiespeicher optimal hinsichtlich der Alterung bzw. der Lebensdaueranforderungen ausgelegt werden.The invention therefore encompasses the general technical teaching that the energy storage system has two different energy stores in order to provide the electrical drive energy required for the drive motor. In this case, the first energy store has a relatively high power density and therefore makes it possible to provide the required drive energy for short-term acceleration processes. By contrast, the second energy store has a relatively high energy density and therefore makes it possible over a longer period to provide the required drive energy for a mechanical base load, for example when driving on a country road at a relatively constant speed. The first energy store thus has a greater power density than the second energy store, whereas the second energy store has a greater energy density than the first energy store. This combination makes it possible to dimension both energy stores smaller and thus more economical than a system with only a single energy storage. Furthermore, both energy storage can be optimally designed for aging or life requirements.

In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel unterscheiden sich die beiden Energiespeicher nicht nur durch die verschiedenen Absolutwerte der Energiedichte und der Leistungsdichte, sondern auch durch ihre massenspezifischen oder volumenspezifischen Werte der Energiedichte bzw. der maximalen Leistungsdichte. Hierbei ist die massenspezifische bzw. volumenspezifische Leistungsdichte des ersten Energiespeichers vorzugsweise größer als die massenspezifische bzw. volumenspezifische Leistungsdichte des zweiten Energiespeichers. Die massenspezifische bzw. volumenspezifische Energiedichte des zweiten Energiespeichers ist dagegen vorzugsweise größer als die massenspezifische bzw. volumenspezifische Energiedichte des ersten Energiespeichers.In a preferred embodiment, the two energy stores differ not only by the different absolute values of the energy density and the power density, but also by their mass-specific or volume-specific values of the energy density or the maximum power density. In this case, the mass-specific or volume-specific power density of the first energy store is preferably greater than the mass-specific or volume-specific power density of the second energy store. By contrast, the mass-specific or volume-specific energy density of the second energy store is preferably greater than the mass-specific or volume-specific energy density of the first energy store.

In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung weist das Energiespeichersystem zusätzlich ein Ladegerät auf, das einerseits mit den beiden Energiespeichern und andererseits mit einem Stromversorgungsnetz verbunden werden kann, um die beiden Energiespeicher aus dem Stromversorgungsnetz aufzuladen und/oder um elektrische Energie aus den beiden Energiespeichern in das Stromversorgungsnetz einzuspeisen.In the preferred embodiment of the invention, the energy storage system in addition to a charger, which can be connected on the one hand with the two energy storage and on the other hand with a power supply network to charge the two energy storage from the power grid and / or electrical To feed energy from the two energy stores into the power grid.

Vorzugsweise ist dieses Ladegerät Bestandteil des erfindungsgemäßen Energiespeichersystems und fest in das jeweilige Fahrzeug integriert. Es besteht jedoch im Rahmen der Erfindung alternativ auch die Möglichkeit, dass das Ladegerät nur für einen Ladevorgang an das Energiespeichersystem angeschlossen wird. Weiterhin besteht im Rahmen der Erfindung die Möglichkeit, ein Fahrzeug ohne Lademöglichkeit vorzusehen, z. B. bei einem Full-Hybrid-Fahrzeug.Preferably, this charger is part of the energy storage system according to the invention and firmly integrated into the respective vehicle. However, it is within the scope of the invention alternatively also the possibility that the charger is connected only for a charge to the energy storage system. Furthermore, it is within the scope of the invention, the possibility to provide a vehicle without charging, z. B. in a full hybrid vehicle.

Bei dem Stromversorgungsnetz kann es sich beispielsweise um das herkömmliche Niederspannungsnetz handeln, aus dem öffentliche oder private Haushalte mit elektrischer Energie versorgt werden, wobei die elektrische Spannung in dem Niederspannungsnetz üblicherweise 230 V beträgt. Es ist jedoch alternativ auch möglich, das Ladegerät an ein Drehstromnetz anzuschließen oder an ein anderes Stromnetz, das zur Aufladung von elektrisch angetriebenen Fahrzeugen vorgesehen ist. Ferner besteht die Möglichkeit, die Energiespeicher mittels Gleichstrom über das Ladegerät zu laden, beispielsweise über die sogenannte CHAdeMO-Schnittstelle (CHAdeMO: CHArge de MOve). Das Ladegerät kann alternativ auch ein induktives Ladegerät sein mit welchem das Fahrzeug ohne ein Verbindungskabel aus dem Stromnetz geladen werden kann.The power grid can be, for example, the conventional low-voltage grid from which public or private households are supplied with electrical energy, the voltage in the low-voltage grid usually being 230V. However, it is alternatively also possible to connect the charger to a three-phase network or to another power network, which is provided for charging electrically driven vehicles. Furthermore, it is possible to charge the energy stores by means of direct current via the charger, for example via the so-called CHAdeMO interface (CHAdeMO: CHArge de MOve). The charger may alternatively also be an inductive charger with which the vehicle can be charged without a connection cable from the mains.

Wichtig ist hierbei, dass das Ladegerät mit den beiden Energiespeichern verbunden ist, wobei die Aufladung der beiden Energiespeicher vorzugsweise individuell gesteuert werden kann, und zwar in Abhängigkeit von dem jeweiligen Ladezustand und der jeweiligen Ladecharakteristik des jeweiligen Energiespeichers.It is important here that the charger is connected to the two energy storage devices, wherein the charging of the two energy storage devices can preferably be controlled individually, depending on the respective state of charge and the respective charging characteristic of the respective energy storage device.

Darüber hinaus besteht im Rahmen der Erfindung die Möglichkeit, dass im Rahmen eines intelligenten Netzmanagements elektrische Energie aus den beiden Energiespeichern über das Ladegerät zurück in das Stromversorgungsnetz eingespeist wird. Dies kann beispielsweise sinnvoll sein, wenn in dem Stromversorgungsnetz aufgrund der aktuellen Tageszeit ein hoher Stromverbrauch auftritt, wohingegen die elektrisch angetriebenen Fahrzeuge in dem Netzbereich aufgrund der aktuellen Tageszeit nur in geringem Maße aufgeladen werden.In addition, it is within the scope of the invention, the possibility that as part of an intelligent network management electrical energy from the two energy storage devices via the charger back into the power grid is fed. This may be useful, for example, if in the power grid due to the current time of day, a high power consumption occurs, whereas the electrically powered vehicles are charged in the network area due to the current time of day only to a small extent.

Darüber hinaus weist das erfindungsgemäße Energiespeichersystem als optionale Erweiterung auch einen sogenannten Range-Extender zur Reichweitenverlängerung auf, wobei derartige Range-Extender an sich aus dem Stand der Technik bekannt sind und deshalb nicht näher beschrieben werden müssen. Beispielsweise kann der Range-Extender einen kleinen Verbrennungsmotor oder eine Brennstoffzelle enthalten.In addition, the energy storage system according to the invention as an optional extension on a so-called range extender for range extension, whereby such range extenders are known per se from the prior art and therefore need not be described in detail. For example, the range extender may include a small combustion engine or a fuel cell.

Vorzugsweise ist der Range-Extender nur mit dem zweiten Energiespeicher verbunden, der eine relativ große Energiedichte, aber eine relativ kleine maximale Leistungsdichte aufweist. Es besteht jedoch im Rahmen der Erfindung alternativ auch die Möglichkeit, dass der Range-Extender mit den beiden Energiespeichern verbunden ist.Preferably, the range extender is connected only to the second energy store, which has a relatively high energy density, but a relatively small maximum power density. However, it is within the scope of the invention alternatively also the possibility that the range extender is connected to the two energy storage.

Ferner umfasst das erfindungsgemäße Energiespeichersystem vorzugsweise auch mindestens einen elektrischen Nebenverbraucher (z. B. Bordnetzladewandler, Innenraumklimatisierung, etc.), der ebenfalls elektrische Energie benötigt, wobei der elektrische Nebenverbraucher vorzugsweise nur mit dem zweiten Energiespeicher verbunden ist und deshalb auch nur aus dem zweiten Energiespeicher mit der erforderlichen elektrischen Energie versorgt wird. Jedoch ist es auch prinzipiell möglich, die Nebenverbraucher an den ersten Energiespeicher anzubinden. Alternativ kann zwischen den Energiespeichern und dem Nebenverbraucher auch ein zusätzlicher Inverter zwischengeschaltet sein.Furthermore, the energy storage system according to the invention preferably also includes at least one additional electrical consumer (eg on-board charge converter, interior air conditioning, etc.), which also requires electrical energy, the auxiliary electrical consumer preferably being connected only to the second energy store and therefore only from the second energy store is supplied with the required electrical energy. However, it is also possible in principle to connect the secondary consumers to the first energy store. Alternatively, an additional inverter can also be interposed between the energy stores and the secondary consumer.

Weiterhin ist bei dem erfindungsgemäßen Energiespeichersystem vorzugsweise eine elektrische Verbindung zwischen den beiden Energiespeichern vorgesehen, um elektrische Energie von dem einen Energiespeicher in den anderen Energiespeicher übertragen zu können. Vorzugsweise ermöglicht die elektrische Verbindung zwischen den beiden Energiespeichern eine bidirektionale regelbare Energieübertragung.Furthermore, an electrical connection between the two energy stores is preferably provided in the energy storage system according to the invention, in order to be able to transmit electrical energy from one energy store to the other energy store. Preferably, the electrical connection between the two energy stores allows a bidirectional controllable energy transfer.

Die Erfindung ist hinsichtlich des Typs der beiden Energiespeicher nicht auf bestimmte Typen beschränkt. Beispielsweise können im Rahmen der Erfindung rein elektrische Energiespeicher (z. B. Leistungskondensatoren) oder elektro-chemische Energiespeicher (z. B. Akkumulatoren, insbesondere Lithium-Ionen-Akkumulatoren) eingesetzt werden. Denkbar ist im Rahmen der Erfindung jedoch auch der Einsatz elektro-mechanischer Energiespeicher, die zur Energiespeicherung beispielsweise ein Schwungrad aufweisen können, das mit hoher Drehzahl rotiert. Beide Energiespeicher können hierbei mittels der gleichen oder auch mittels verschiedener Energiespeichertechnologien realisiert werden.The invention is not limited to specific types with regard to the type of the two energy stores. For example, purely electrical energy stores (eg power capacitors) or electro-chemical energy stores (eg accumulators, in particular lithium-ion accumulators) can be used within the scope of the invention. Conceivable within the scope of the invention, however, also the use of electro-mechanical energy storage, which may have, for example, a flywheel for energy storage, which rotates at high speed. Both energy storage can be realized by means of the same or by means of different energy storage technologies.

Weiterhin ist zu erwähnen, dass die Erfindung nicht beschränkt ist auf das vorstehend beschriebene erfindungsgemäße Energiespeichersystem. Vielmehr umfasst die Erfindung auch ein komplettes Antriebssystem für ein Fahrzeug mit einem elektrischen Antriebsmotor zum mechanischen Antrieb des Fahrzeugs und einem Energiespeichersystem zur Versorgung des Antriebsmotors mit elektrischer Antriebsenergie, wobei der Antriebsmotor elektrisch mit den beiden Energiespeichern direkt oder über einen Inverter verbunden ist. Ferner ermöglicht es der elektrische Antriebsmotor, Energie wieder in die Energiespeicher zu transferieren (z. B. Bremsenergie). Weiterhin kann neben dem elektrischen Antriebsmotor auch optional ein konventioneller Verbrennungsmotor vorhanden sein (Hybrid-Fahrzeug). Hierbei kann es unter Umständen auch energetisch sinnvoll sein, die Energiespeicher mittels des konventionellen Verbrennungsmotors über den elektrischen Antriebsmotor zu laden.It should also be mentioned that the invention is not limited to the above-described energy storage system according to the invention. Rather, the invention also includes a complete drive system for a vehicle with an electric drive motor for the mechanical drive of the vehicle and an energy storage system for supplying the drive motor with electrical drive energy, wherein the drive motor is electrically connected to the both energy storage is connected directly or via an inverter. Furthermore, the electric drive motor makes it possible to transfer energy back into the energy stores (eg braking energy). Furthermore, in addition to the electric drive motor also optionally a conventional internal combustion engine may be present (hybrid vehicle). Under certain circumstances, it may also be energetically sensible to charge the energy stores by means of the conventional internal combustion engine via the electric drive motor.

Ferner umfasst die Erfindung auch ein komplettes Fahrzeug mit dem vorstehend erwähnten erfindungsgemäßen Antriebssystem, wobei es sich beispielsweise um ein Nutzfahrzeug (z. B. Lastkraftwagen, Kraftomnibus) oder um einen Personenkraftwagen (PKW) handeln kann, um nur einige Beispiele zu nennen.Furthermore, the invention also encompasses a complete vehicle with the abovementioned drive system according to the invention, which can be, for example, a utility vehicle (eg lorry, bus) or a passenger car (PKW), to name just a few examples.

Schließlich umfasst die Erfindung auch ein entsprechendes Betriebsverfahren für ein solches Energiespeichersystem.Finally, the invention also includes a corresponding operating method for such an energy storage system.

Im Rahmen des erfindungsgemäßen Betriebsverfahrens wird vorzugsweise überprüft, ob im Betrieb des Fahrzeugs eine Grundlastanforderung (z. B. langsames Fahren auf einer Landstraße) oder eine Spitzenlastanforderung (z. B. kurzzeitiger Beschleunigungsvorgang) vorliegt. Bei einer Grundlastanforderung wird die Antriebsleistung für den Antriebsmotor dann vorzugsweise aus dem zweiten Energiespeicher bereitgestellt, der eine relativ große Energiedichte, aber eine relativ geringe maximale Leistungsdichte aufweist. Bei einer Spitzenlastanforderung wird die Antriebsenergie für den Antriebsmotor dagegen vorzugsweise aus dem ersten Energiespeicher bereitgestellt, der eine relativ große maximale Leistungsdichte aufweist, aber nur über eine relativ geringe Energiedichte verfügt.Within the scope of the operating method according to the invention, it is preferably checked whether there is a base load requirement (eg slow driving on a country road) or a peak load requirement (eg short-time acceleration process) during operation of the vehicle. In a base load request, the drive power for the drive motor is then preferably provided from the second energy store, which has a relatively high energy density, but a relatively low maximum power density. In contrast, in the case of a peak load requirement, the drive energy for the drive motor is preferably provided from the first energy store, which has a relatively large maximum power density but has only a relatively low energy density.

Darüber hinaus erfolgt die Steuerung der Energieströme zwischen den Komponenten des erfindungsgemäßen Energiespeichersystems vorzugsweise auch in Abhängigkeit von dem jeweiligen Ladezustand der beiden Energiespeicher.In addition, the control of the energy flows between the components of the energy storage system according to the invention preferably also takes place as a function of the respective state of charge of the two energy storage.

Weiterhin kann im Rahmen der Erfindung bei der Steuerung der Energieströme zwischen den verschiedenen Komponenten des erfindungsgemäßen Energiespeichersystems auch die Lastanforderung von den Nebenverbrauchern berücksichtigt werden.Furthermore, in the context of the invention in the control of the energy flows between the various components of the energy storage system according to the invention, the load requirement can also be taken into account by the secondary consumers.

Darüber hinaus besteht auch die Möglichkeit, dass ermittelt wird, ob ein Ladegerät angeschlossen ist, wobei die Energieströme zwischen den Komponenten des erfindungsgemäßen Energiespeichersystems dann auch in Abhängigkeit von dem Anschlusszustand des Ladegeräts gesteuert werden.In addition, there is also the possibility that it is determined whether a charger is connected, wherein the energy flows between the components of the energy storage system according to the invention then also be controlled in dependence on the connection state of the charger.

Auch besteht die Möglichkeit, dass ermittelt wird, ob ein Range-Extender angeschlossen ist, wobei die Energieströme zwischen den Komponenten des erfindungsgemäßen Energiespeichersystems dann auch in Abhängigkeit von dem Anschlusszustand des Range-Extenders gesteuert werden.It is also possible to determine whether a range extender is connected, wherein the energy flows between the components of the energy storage system according to the invention are then also controlled as a function of the connection state of the range extender.

Andere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet oder werden nachstehend zusammen mit der Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:Other advantageous developments of the invention are characterized in the subclaims or are explained in more detail below together with the description of the preferred embodiment of the invention with reference to the figures. Show it:

1 ein schematisches Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen Antriebssystems für ein Elektrofahrzeug mit einem erfindungsgemäßen Energiespeichersystem, sowie 1 a schematic block diagram of a drive system according to the invention for an electric vehicle with an energy storage system according to the invention, and

2 eine vereinfachte Darstellung des erfindungsgemäßen Betriebsverfahrens in Form eines Flussdiagramms. 2 a simplified representation of the operating method according to the invention in the form of a flow chart.

1 zeigt ein erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel eines Antriebssystems für ein Elektrofahrzeug mit einem Energiespeichersystem zur Bereitstellung elektrischer Antriebsenergie für einen elektrischen Antriebsmotor 1 des Elektrofahrzeugs, wobei der Antriebsmotor 1 mechanisch mit einem Antriebsstrang 2 des Elektrofahrzeugs verbunden ist. 1 shows an inventive embodiment of a drive system for an electric vehicle with an energy storage system for providing electrical drive power for an electric drive motor 1 of the electric vehicle, the drive motor 1 mechanically with a drive train 2 the electric vehicle is connected.

Weiterhin ist der Antriebsmotor 1 des Elektrofahrzeugs elektrisch mit zwei Energiespeichern 3, 4 verbunden, wobei der erste Energiespeicher 3 eine relativ große maximale Leistungsdichte, aber eine relativ geringe Energiedichte aufweist, wohingegen der zweite Energiespeicher 4 eine relativ geringe maximale Leistungsdichte bei einer relativ hohen Energiedichte aufweist. Der Energiespeicher 3 dient deshalb zur Bereitstellung von relativ kurzzeitigen, hohen Leistungsanforderungen durch den Antriebsmotor 1, beispielsweise bei kurzzeitigen Beschleunigungsvorgängen. Der zweite Energiespeicher 4 dient dagegen vorzugsweise zur Bereitstellung der Antriebsenergie für lang andauernde, geringe Leistungsanforderungen.Furthermore, the drive motor 1 of the electric vehicle electrically with two energy storage 3 . 4 connected, wherein the first energy storage 3 a relatively large maximum power density, but has a relatively low energy density, whereas the second energy storage 4 has a relatively low maximum power density at a relatively high energy density. The energy storage 3 therefore serves to provide relatively short-term, high power requirements by the drive motor 1 For example, during short-term acceleration. The second energy storage 4 On the other hand, it preferably serves to provide the drive energy for long-term, low power requirements.

Darüber hinaus umfasst das erfindungsgemäße Energiespeichersystem noch einen optionalen Range-Extender 5, der an sich in herkömmlicher Weise ausgebildet sein kann und mit dem zweiten Energiespeicher 4 verbunden ist, um den zweiten Energiespeicher 4 durch den Range-Extender 5 aufladen zu können.In addition, the energy storage system according to the invention also includes an optional range extender 5 , which may be formed in a conventional manner and with the second energy storage 4 connected to the second energy storage 4 through the range extender 5 to be able to charge.

Darüber hinaus speist der zweite Energiespeicher 4 noch mindestens einen Nebenverbraucher o auf, wobei es sich beispielsweise um eine elektrische Sitzheizung, die Fahrzeugbeleuchtung oder ähnliche elektrische Verbraucher handeln kann.In addition, the second energy storage feeds 4 at least one additional consumer o, which may be, for example, an electric seat heating, vehicle lighting or similar electrical consumers.

Weiterhin umfasst das erfindungsgemäße Energiespeichersystem ein elektrisches Ladegerät 7, das mit einem Stromnetz 8 verbunden werden kann, um den ersten Energiespeicher 3 und den zweiten Energiespeicher 4 aufzuladen. Furthermore, the energy storage system according to the invention comprises an electric charger 7 that with a power grid 8th can be connected to the first energy storage 3 and the second energy storage 4 charge.

Im Betrieb des dargestellten erfindungsgemäßen Antriebssystems fließen zwischen den verschiedenen Komponenten des Antriebssystems verschiedene mechanische bzw. elektrische Leistungen P1, ..., P8, wobei die verschiedenen Leistungen in Abhängigkeit von dem aktuellen Betriebszustand des Antriebssystems eingestellt werden.During operation of the illustrated drive system according to the invention, different mechanical or electrical powers P1,..., P8 flow between the various components of the drive system, the various powers being set as a function of the current operating state of the drive system.

So kann das Ladegerät 7 den Energiespeicher 3 mit einer bestimmten elektrischen Leistung P1 aufladen, wenn das Ladegerät 7 an das Stromnetz 8 angeschlossen ist. Darüber hinaus besteht bei einem ausreichenden Ladezustand SOC1 (State of Charge) des ersten Energiespeichers 3 auch die Möglichkeit, dass der Energiespeicher 3 eine bestimmte elektrische Leistung P1 an das Ladegerät 7 abgibt, wobei das Ladegerät 7 diese elektrische Leistung dann in das Stromnetz 8 einspeist.This is how the charger works 7 the energy store 3 with a certain electrical power P1 charge when the charger 7 to the mains 8th connected. In addition, SOC1 (state of charge) of the first energy store exists when there is a sufficient state of charge 3 also the possibility that the energy storage 3 a certain electrical power P1 to the charger 7 gives off, taking the charger 7 this electrical power then into the power grid 8th feeds.

Weiterhin kann das Ladegerät 7 den Energiespeicher 4 mit einer bestimmten elektrischen Leistung P2 aufladen, wenn das Ladegerät 7 an das Stromnetz 8 angeschlossen ist. Umgekehrt besteht auch wiederum die Möglichkeit, dass der Energiespeicher 4 bei einem ausreichenden Ladezustand die elektrische Leistung P2 an das Ladegerät 7 abgibt, damit das Ladegerät 7 diese elektrische Leistung dann in das Stromnetz 8 einspeisen kann.Furthermore, the charger can 7 the energy store 4 with a certain electrical power P2 charge when the charger 7 to the mains 8th connected. Conversely, there is also the possibility that the energy storage 4 at a sufficient state of charge, the electrical power P2 to the charger 7 surrenders to the charger 7 this electrical power then into the power grid 8th can feed.

Die elektrischen Leistungen P1, P2 können hierbei von dem Ladegerät 7 oder einer nicht dargestellten separaten Steuereinheit in Abhängigkeit von dem Ladezustand der beiden Energiespeicher 3, 4 individuell eingestellt werden.The electrical power P1, P2 can hereby from the charger 7 or a separate control unit, not shown, depending on the state of charge of the two energy storage 3 . 4 be set individually.

Darüber hinaus sind die beiden Energiespeicher 3, 4 auch untereinander elektrisch regelbar verbunden, um mit einer bestimmten elektrischen Leistung P3 Energie zwischen den beiden Energiespeichern 3, 4 zu übertragen, was beispielsweise genutzt werden kann, um unterschiedliche Ladungszustände der beiden Energiespeicher 3, 4 auszugleichen.In addition, the two energy storage 3 . 4 Also connected electrically controllable with each other, with a certain electrical power P3 energy between the two energy storage 3 . 4 to transfer what can be used, for example, to different charge states of the two energy storage 3 . 4 compensate.

Weiterhin ist der Energiespeicher 3 mit dem Antriebsmotor 1 verbunden und kann eine bestimmte elektrische Leistung P4 an den Antriebsmotor 1 abgeben, wenn eine entsprechende mechanische Leistung angefordert wird. Umgekehrt besteht hier wiederum auch die Möglichkeit, dass der Antriebsmotor 1 in einem Rekuperationsbetrieb die elektrische Leistung P4 in den Energiespeicher 3 einspeist, um den Energiespeicher 3 in den Energiespeicher 3 in dem Rekuperationsbetrieb wieder aufzuladen.Furthermore, the energy storage 3 with the drive motor 1 connected and can a certain electrical power P4 to the drive motor 1 when a corresponding mechanical power is requested. Conversely, there is also the possibility that the drive motor 1 in a recuperation operation, the electric power P4 in the energy storage 3 feeds to the energy store 3 in the energy store 3 recharge in the recuperation operation.

Darüber hinaus ist auch der zweite Energiespeicher 4 mit dem Antriebsmotor 1 verbunden und kann eine bestimmte elektrische Antriebsleistung P5 an den Antriebsmotor 1 abgeben. Umgekehrt besteht auch hier die Möglichkeit, dass der Antriebsmotor 1 eine bestimmte elektrische Leistung P5 in einem Rekuperationsbetrieb in den Energiespeicher 4 einspeist, um den Energiespeicher 4 wieder aufzuladen.In addition, the second energy storage is also 4 with the drive motor 1 connected and can a certain electric drive power P5 to the drive motor 1 submit. Conversely, there is also the possibility that the drive motor 1 a certain electrical power P5 in a Rekuperationsbetrieb in the energy storage 4 feeds to the energy store 4 recharge.

Der Antriebsmotor 1 gibt dann eine bestimmte mechanische Leistung P6 an den Antriebsstrang 2 des Elektrofahrzeugs ab. Umgekehrt besteht in einem Rekuperationsbetrieb die Möglichkeit, dass der Antriebsstrang 2 die mechanische Leistung P6 an den Antriebsmotor 1 abgibt, damit der Antriebsmotor 1 die beiden Energiespeicher 3, 4 aufladen kann.The drive motor 1 then gives a certain mechanical power P6 to the drive train 2 of the electric vehicle. Conversely, in a recuperation operation there is a possibility that the drive train 2 the mechanical power P6 to the drive motor 1 gives off, so that the drive motor 1 the two energy stores 3 . 4 can charge.

Darüber hinaus kann der optionale Range-Extender 5 eine bestimmte elektrische Leistung P7 in den zweiten Energiespeicher 4 einspeisen, um den Energiespeicher 4 wieder aufzuladen.In addition, the optional range extender 5 a certain electrical power P7 in the second energy storage 4 feed to the energy store 4 recharge.

Schließlich kann der Nebenverbraucher 6 mit einer bestimmten elektrischen Leistung P8 aus dem zweiten Energiespeicher 4 gespeist werden.Finally, the secondary consumer 6 with a certain electrical power P8 from the second energy storage 4 be fed.

Die Steuerung der verschiedenen Energieströme zwischen den unterschiedlichen Komponenten des erfindungsgemäßen Antriebssystems erfolgt vorzugsweise in Abhängigkeit vom Ladezustand der beiden Energiespeicher 3 und 4 sowie in Abhängigkeit von der Leistungsanforderung des Antriebsstrangs 2.The control of the various energy flows between the different components of the drive system according to the invention is preferably carried out as a function of the state of charge of the two energy storage 3 and 4 as well as the powertrain power demand 2 ,

Die Energiespeicher unterscheiden sich in ihren Grundeigenschaften, so dass folgende Ungleichungen erfüllt sind:The energy stores differ in their basic properties, so that the following inequalities are fulfilled:

Spezifische Energiedichte:Specific energy density:

  • E3/m3 < E4/m4 und/oder E3/V3 < E4/V4 E3 / m3 <E4 / m4 and or E3 / V3 <E4 / V4

Spezifische Leistungsdichte:Specific power density:

  • P3MAX/m3 > P4MAX/m4 und/oder P3MAX/V3 > P4MAX/m4 P3 MAX / m3> P4 MAX / m4 and or P3 MAX / V3> P4 MAX / m4

mit:

E3:
Energieinhalt des Energiespeichers 3,
E4:
Energieinhalt des Energiespeichers 4,
m3:
Masse des Energiespeichers 3,
m4:
Masse des Energiespeichers 4,
V3:
Volumen des Energiespeichers 3,
V4:
Volumen des Energiespeichers 4,
P3MAX:
maximale elektrische Leistung des Energiespeichers 3,
P4MAX:
maximale elektrische Leistung des Energiespeichers 4,
With:
E3:
Energy content of the energy storage 3 .
E4:
Energy content of the energy storage 4 .
m3:
Mass of energy storage 3 .
m4:
Mass of energy storage 4 .
V3:
Volume of energy storage 3 .
V4:
Volume of energy storage 4 .
P3 MAX :
maximum electrical power of the energy storage 3 .
P4 MAX :
maximum electrical power of the energy storage 4 .

Im Folgenden wird nun unter Bezugnahme auf das Flussdiagramm in 2 kurz das erfindungsgemäße Betriebsverfahren in vereinfachter Form erläutert.The following will now be described with reference to the flowchart in FIG 2 briefly explains the operating method according to the invention in a simplified form.

In einem Schritt S1 wird laufend der Ladezustand SOC1 (SOC: State of Charge) des Energiespeichers 3 ermittelt.In a step S1, the state of charge SOC1 (SOC: state of charge) of the energy store is continuously updated 3 determined.

In einem weiteren Schritt S2 wird dann laufend der Ladezustand SOC2 des anderen Energiespeichers 4 ermittelt.In a further step S2 then the state of charge SOC2 of the other energy storage is continuously 4 determined.

Weiterhin wird in einem Schritt S3 laufend ermittelt, welche mechanische Last P6 von dem Antriebsmotor 1 angefordert bzw. bereitgestellt wird.Furthermore, it is continuously determined in a step S3, which mechanical load P6 from the drive motor 1 requested or provided.

Darüber hinaus wird in einem Schritt S4 über die Gaspedal- bzw. Bremspedalstellung des Fahrers ermittelt, über welche Zeitdauer T die mechanische Lastanforderung P6 von dem Antriebsmotor 1 voraussichtlich vorliegt.In addition, it is determined in a step S4 on the accelerator pedal or brake pedal position of the driver, over which period of time T, the mechanical load request P6 from the drive motor 1 expected to be present.

Ferner wird in einem Schritt S5 erfasst, welche Lastanforderung von den Nebenverbrauchern 6 vorliegt.Furthermore, in a step S5 it is detected which load request from the secondary consumers 6 is present.

Schließlich wird in einem Schritt S6 überprüft, ob das Ladegerät 7 an das Stromnetz 8 angeschlossen ist oder nicht und welche Leistung P1, P2 eingespeist werden kann.Finally, in a step S6 it is checked whether the charger 7 to the mains 8th is connected or not and what power P1, P2 can be fed.

In einem Schritt S7 wird überprüft, ob ein Range-Extender vorhanden und betriebsbereit ist.In a step S7 it is checked whether a range extender is present and ready for operation.

In einem Schritt S8 werden dann die verschiedenen elektrischen Leistungen P1, ..., P8 innerhalb des erfindungsgemäßen Antriebssystems in intelligenter Weise in Abhängigkeit von den vorstehend erwähnten Variablen (z. B. SOC1, SOC2, P1 bis P8, etc.) individuell eingestellt mit dem Ziel, die Leistungs-, Reichweiten- und Lebensdaueranforderungen des Fahrers optimal umzusetzen.In a step S8, the various electrical powers P1,..., P8 within the drive system according to the invention are then intelligently adjusted individually in dependence on the variables mentioned above (eg SOC1, SOC2, P1 to P8, etc.) the goal of optimally implementing the driver's performance, range and service life requirements.

Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr ist eine Vielzahl von Varianten und Abwandlungen möglich, die ebenfalls von dem Erfindungsgedanken Gebrauch machen und deshalb in den Schutzbereich fallen. Darüber hinaus beansprucht die Erfindung auch Schutz für den Gegenstand der Unteransprüche unabhängig von den in Bezug genommenen Ansprüchen.The invention is not limited to the preferred embodiments described above. Rather, a variety of variants and modifications is possible, which also make use of the inventive idea and therefore fall within the scope. In addition, the invention also claims protection for the subject matter of the dependent claims independently of the claims referred to.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Antriebsmotordrive motor
22
Antriebsstrangpowertrain
33
Energiespeicherenergy storage
44
Energiespeicherenergy storage
55
Range-ExtenderRange Extenders
88th
NebenverbraucherIn addition to consumer
77
Ladegerätcharger
88th
Stromnetzpower grid

Claims (13)

Energiespeichersystem zur Bereitstellung elektrischer Antriebsenergie für einen elektrischen Antriebsmotor (1) eines Fahrzeugs, mit a) einem ersten Energiespeicher (3) zur Bereitstellung der elektrischen Antriebsenergie mit einer ersten Energiedichte und einer ersten Leistungsdichte, b) einem zweiten Energiespeicher (4) zur Bereitstellung der elektrischen Antriebsenergie mit einer zweiten Energiedichte und einer zweiten Leistungsdichte, dadurch gekennzeichnet, c) dass die erste Leistungsdichte des ersten Energiespeichers (3) größer ist als die zweite Leistungsdichte des zweiten Energiespeichers (4), und d) dass die zweite Energiedichte des zweiten Energiespeichers (4) größer ist als die erste Energiedichte des ersten Energiespeichers (3).Energy storage system for providing electrical drive energy for an electric drive motor ( 1 ) of a vehicle, with a) a first energy store ( 3 ) for providing the electrical drive energy with a first energy density and a first power density, b) a second energy store ( 4 ) for providing the electrical drive energy with a second energy density and a second power density, characterized in that c) that the first power density of the first energy store ( 3 ) is greater than the second power density of the second energy store ( 4 ), and d) that the second energy density of the second energy store ( 4 ) is greater than the first energy density of the first energy store ( 3 ). Energiespeichersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, a) dass der erste Energiespeicher (3) eine erste spezifische Energiedichte und eine erste spezifische Leistungsdichte aufweist, b) dass der zweite Energiespeicher (4) eine zweite spezifische Energiedichte und eine zweite spezifische Leistungsdichte aufweist, c) dass die erste spezifische Leistungsdichte des ersten Energiespeichers (3) größer ist als die zweite spezifische Leistungsdichte des zweiten Energiespeichers (4), und d) dass die zweite spezifische Energiedichte des zweiten Energiespeichers (4) größer ist als die erste spezifische Energiedichte des ersten Energiespeichers (3).Energy storage system according to claim 1, characterized in that a) that the first energy store ( 3 ) has a first specific energy density and a first specific power density, b) that the second energy store ( 4 ) has a second specific energy density and a second specific power density, c) that the first specific power density of the first energy store ( 3 ) is greater than the second specific power density of the second energy store ( 4 ), and d) that the second specific energy density of the second energy store ( 4 ) is greater than the first specific energy density of the first energy store ( 3 ). Energiespeichersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch a) ein Ladegerät (8), das einerseits mit den beiden Energiespeichern und andererseits mit einem Stromversorgungsnetz verbunden werden kann, um die beiden Energiespeicher aus dem Stromversorgungsnetz aufzuladen und/oder um elektrische Energie aus den beiden Energiespeichern in das Stromversorgungsnetz einzuspeisen, und/oder b) einen Range-Extender (5) zur Reichweitenverlängerung, insbesondere mit einem Verbrennungsmotor oder einer Brennstoffzelle, wobei der Range-Extender (5) vorzugsweise nur mit dem zweiten Energiespeicher (4) steuerbar verbunden ist, um Energie in den zweiten Energiespeicher (4) einzuspeisen, und/oder c) mindestens einen elektrischen Nebenverbraucher (6), der nur mit dem zweiten Energiespeicher (4) verbunden ist, und/oder d) eine elektrische steuerbare Verbindung zwischen dem ersten Energiespeicher (3) und dem zweiten Energiespeicher (4) zur Energieübertragung zwischen dem ersten Energiespeicher (3) und dem zweiten Energiespeicher (4).Energy storage system according to one of the preceding claims, characterized by a) a charger ( 8th ), which can be connected on the one hand with the two energy storage and on the other hand with a power supply network to charge the two energy storage from the power grid and / or to feed electrical energy from the two energy storage in the power grid, and / or b) a range extender ( 5 ) for range extension, in particular with an internal combustion engine or a fuel cell, wherein the range Extender ( 5 ) preferably only with the second energy store ( 4 ) is controllably connected to energy in the second energy storage ( 4 ), and / or c) at least one additional electric consumer ( 6 ), which only with the second energy storage ( 4 ), and / or d) an electrically controllable connection between the first energy store ( 3 ) and the second energy store ( 4 ) for energy transfer between the first energy store ( 3 ) and the second energy store ( 4 ). Energiespeichersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Energiespeicher (3) und/oder der zweite Energiespeicher (4) a) ein elektrischer Energiespeicher oder b) ein elektrochemischer Energiespeicher oder c) ein elektromechanischer Energiespeicher ist.Energy storage system according to one of the preceding claims, characterized in that the first energy store ( 3 ) and / or the second energy store ( 4 ) a) an electrical energy store or b) an electrochemical energy store or c) an electromechanical energy store. Energiespeichersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Energiespeicher (3) und/oder der zweite Energiespeicher (4) a) ein UltraCap-Kondensator, b) ein Doppelschicht-Kondensator, c) ein Elektrolyt-Kondensator, d) ein Lithium-Ionen-Akkumulator, e) ein Nickel-Metall-Hydrid-Akkumulator, f) ein Nickel-Cadmium-Akkumulator oder g) ein Blei-Akkumulator ist.Energy storage system according to one of the preceding claims, characterized in that the first energy store ( 3 ) and / or the second energy store ( 4 a) an UltraCap capacitor, b) a double-layer capacitor, c) an electrolytic capacitor, d) a lithium-ion battery, e) a nickel-metal-hydride battery, f) a nickel-cadmium battery or g) is a lead-acid battery. Antriebssystem für ein Fahrzeug, mit a) einem elektrischen Antriebsmotor (1) zum mechanischen Antrieb des Fahrzeugs, und b) einem Energiespeichersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur Versorgung des Antriebsmotors (1) mit elektrischer Antriebsenergie, wobei der Antriebsmotor (1) elektrisch mit dem ersten Energiespeicher (3) und mit dem zweiten Energiespeicher (4) steuerbar verbunden ist.Drive system for a vehicle, having a) an electric drive motor ( 1 ) for the mechanical drive of the vehicle, and b) an energy storage system according to one of the preceding claims for the supply of the drive motor ( 1 ) with electrical drive energy, wherein the drive motor ( 1 ) electrically connected to the first energy store ( 3 ) and with the second energy store ( 4 ) is controllably connected. Fahrzeug mit einem Antriebssystem nach Anspruch 6.Vehicle with a drive system according to claim 6. Fahrzeug nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeug a) ein Nutzfahrzeug, insbesondere ein Lastkraftwagen oder ein Kraftomnibus, oder b) ein Personenkraftwagen, oder c) ein Full-Hybrid-Fahrzeug, oder d) ein Plugin-Hybrid-Fahrzeug, oder e) ein Elektrofahrzeug, oder f) ein Plugin-Hybrid-Fahrzeug mit Range-Extender, oder g) ein Elektrofahrzeug mit Range-Extender ist.Vehicle according to claim 7, characterized in that the vehicle a) a commercial vehicle, in particular a lorry or a bus, or b) a passenger car, or c) a full hybrid vehicle, or d) a plug-in hybrid vehicle, or e) an electric vehicle, or f) a plug-in hybrid vehicle with range extender, or g) is an electric vehicle with range extender. Betriebsverfahren für ein Energiespeichersystem für ein elektrisch angetriebenes Fahrzeug, insbesondere für ein Energiespeichersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit den folgenden Schritten: a) Bereitstellung von elektrischer Antriebsenergie für einen elektrischen Antriebsmotor (1) des Fahrzeugs aus einem ersten Energiespeicher (3) und/oder Aufnahme von elektrischer Energie in den ersten Energiespeicher (3), wobei der erste Energiespeicher (3) eine erste Energiedichte und eine erste Leistungsdichte aufweist, b) Bereitstellung von elektrischer Antriebsenergie für den elektrischen Antriebsmotor (1) des Fahrzeugs aus einem zweiten Energiespeicher (4) und/oder Aufnahme von elektrischer Energie in den zweiten Energiespeicher (4), wobei der zweite Energiespeicher (4) eine zweite Energiedichte und eine zweite Leistungsdichte aufweist, dadurch gekennzeichnet, c) dass die erste Leistungsdichte des ersten Energiespeichers (3) größer ist als die zweite Leistungsdichte des zweiten Energiespeichers (4), und d) dass die zweite Energiedichte des zweiten Energiespeichers (4) größer ist als die erste Energiedichte des ersten Energiespeichers (3).Operating method for an energy storage system for an electrically driven vehicle, in particular for an energy storage system according to one of the preceding claims, comprising the following steps: a) Provision of electrical drive energy for an electric drive motor ( 1 ) of the vehicle from a first energy store ( 3 ) and / or absorption of electrical energy in the first energy store ( 3 ), wherein the first energy store ( 3 ) has a first energy density and a first power density, b) provision of electrical drive energy for the electric drive motor ( 1 ) of the vehicle from a second energy store ( 4 ) and / or absorption of electrical energy in the second energy store ( 4 ), wherein the second energy store ( 4 ) has a second energy density and a second power density, characterized in that c) that the first power density of the first energy store ( 3 ) is greater than the second power density of the second energy store ( 4 ), and d) that the second energy density of the second energy store ( 4 ) is greater than the first energy density of the first energy store ( 3 ). Betriebsverfahren nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch folgende Schritte: a) Aufladen des ersten Energiespeichers (3) mit einen ersten elektrischen Leistung (P1) durch ein Ladegerät (8), bis der erste Energiespeicher (3) einen vorgegebenen Ladezustand erreicht hat, und/oder b) Einspeisen einer ersten elektrische Leistung (P1) aus dem ersten Energiespeicher (3) in ein externes Stromversorgungsnetz, und/oder c) Aufladen des zweiten Energiespeichers (4) mit einer zweiten elektrischen Leistung (P2) durch das Ladegerät (8), bis der zweite Energiespeicher (4) einen vorgegebenen Ladezustand erreicht hat, und/oder d) Einspeisen einer zweiten elektrische Leistung (P2) aus dem zweiten Energiespeicher (4) in das externes Stromversorgungsnetz, und/oder e) Entladen und/oder Aufladen des ersten Energiespeichers (3) mit einer dritten elektrischen Leistung (P3) aus dem zweiten Energiespeicher (4), und/oder f) Entladen und//oder Aufladen des zweiten Energiespeichers (4) mit einer dritten elektrischen Leistung (P3) aus dem ersten Energiespeicher (3).Operating method according to claim 8, characterized by the following steps: a) charging of the first energy store ( 3 ) with a first electrical power (P1) through a charger ( 8th ), until the first energy store ( 3 ) has reached a predetermined state of charge, and / or b) feeding a first electrical power (P1) from the first energy store ( 3 ) in an external power supply network, and / or c) charging the second energy store ( 4 ) with a second electrical power (P2) through the charger ( 8th ), until the second energy store ( 4 ) has reached a predetermined state of charge, and / or d) feeding a second electrical power (P2) from the second energy store ( 4 ) in the external power supply network, and / or e) discharging and / or charging the first energy store ( 3 ) with a third electrical power (P3) from the second energy store ( 4 ), and / or f) discharging and / or charging the second energy store ( 4 ) with a third electrical power (P3) from the first energy store ( 3 ). Betriebsverfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 9, gekennzeichnet durch folgende Schritte: a) Überprüfen, ob im Betrieb des Fahrzeugs eine Grundlastanforderung oder eine Spitzenlastanforderung vorliegt, und/oder b) Speisen des Antriebsmotors (1) mit einer vierten elektrischen Leistung (P4) aus dem ersten Energiespeicher (3), falls eine Spitzenlastanforderung vorliegt, und/oder Rückspeichern von elektrischer Energie in den ersten Energiespeicher (3) mit der vierten elektrischen Leistung (P4), und/oder c) Speisen des Antriebsmotors (1) mit einer fünften elektrischen Leistung (P5) aus dem zweiten Energiespeicher (4) als Unterstützung der vierten elektrischen Leistung (P4) für hohe Spitzenlastanforderungen und/oder Rückspeichern von elektrischer Energie in den zweitem Energiespeicher mit der fünften elektrischen Leistung (P5), d) Speisen des Antriebsmotors (1) mit einer fünften elektrischen Leistung (P5) aus dem zweiten Energiespeicher (4), falls eine Grundlastanforderung vorliegt, wobei die fünfte elektrische Leistung (P5) vorzugsweise kleiner ist als die vierte elektrische Leistung (P4), und/oder Rückspeichern der fünften elektrischen Leistung (P5) in den zweiten Energiespeicher (4).Operating method according to one of Claims 8 to 9, characterized by the following steps: a) checking whether a base load request or a peak load request is present during operation of the vehicle, and / or b) feeding the drive motor ( 1 ) with a fourth electrical power (P4) from the first energy store ( 3 ), if a peak load request exists, and / or restoring electrical energy into the first energy store ( 3 ) with the fourth electric power (P4), and / or c) feeding the drive motor ( 1 ) with a fifth electrical power (P5) from the second energy store ( 4 ) in support of the fourth electric power (P4) for high peak load requirements and / or recovery of electrical energy in the second energy store with the fifth electric power (P5), d) feeding the drive motor ( 1 ) with a fifth electrical power (P5) from the second energy store ( 4 ), if a base load request is present, wherein the fifth electric power (P5) is preferably smaller than the fourth electric power (P4), and / or restoring the fifth electric power (P5) into the second energy store ( 4 ). Betriebsverfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, gekennzeichnet durch folgende Schritte: a) Abgabe einer sechsten mechanischen Leistung (P6) von dem Antriebsmotor (1) an einen Antriebsstrang des Fahrzeugs und/oder Aufnahme der sechsten mechanischen Leistung (P6) von dem Antriebsmotor (1) aus dem Antriebsstrang des Fahrzeugs, und/oder b) Einspeisen einer siebten elektrischen Leistung (P7) aus einem Range-Extender (5) in den ersten Energiespeicher (3) und/oder in den zweiten Energiespeicher (4), und/oder c) Abgabe einer achten elektrischen Leistung (P8) aus dem zweiten Energiespeicher (4) und/oder aus dem ersten Energiespeicher (3) an mindestens einen Nebenverbraucher des Fahrzeugs.Operating method according to one of Claims 8 to 10, characterized by the following steps: a) Delivery of a sixth mechanical power (P6) from the drive motor ( 1 ) to a drive train of the vehicle and / or receiving the sixth mechanical power (P6) from the drive motor ( 1 ) from the drive train of the vehicle, and / or b) feeding a seventh electric power (P7) from a range extender ( 5 ) in the first energy store ( 3 ) and / or in the second energy store ( 4 ), and / or c) delivering an eighth electrical power (P8) from the second energy store ( 4 ) and / or from the first energy store ( 3 ) to at least one auxiliary consumer of the vehicle. Betriebsverfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass durch eine Betriebsstrategie sichergestellt wird, a) dass die vierte elektrische Leistung (P4) größer ist als die fünfte elektrische Leistung (P5), und/oder b) dass die fünfte elektrische Leistung (P5) erst freigegeben wird, wenn die sechste elektrische Leistung (P6) größer ist als die Summe aus der dritten elektrischen Leistung (P3) und der vierten elektrischen Leistung (P4).Operating method according to one of claims 8 to 11, characterized in that it is ensured by an operating strategy a) that the fourth electric power (P4) is greater than the fifth electric power (P5), and / or b) that the fifth electric power (P5) is released only when the sixth electric power (P6) is greater than the sum of the third electric power (P3) and the fourth electric power (P4).
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102013221597A1 (en) * 2013-10-24 2015-04-30 Robert Bosch Gmbh Peak management system for a battery storage of an electrically operated vehicle
CN107953788A (en) * 2016-10-14 2018-04-24 罗伯特·博世有限公司 Electric energy-storage system and its operation method, storage medium and electronic control unit
DE102017214013A1 (en) * 2017-08-11 2019-02-14 Zf Friedrichshafen Ag Management of different energy stores
CN111251907A (en) * 2020-02-10 2020-06-09 安徽大学 Hybrid battery driving system and energy supply method of new energy automobile
CN113352905A (en) * 2021-07-23 2021-09-07 矩阵汽车有限公司 Range-extended electric automobile hub motor power system framework and range-extended electric automobile

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102013221597A1 (en) * 2013-10-24 2015-04-30 Robert Bosch Gmbh Peak management system for a battery storage of an electrically operated vehicle
CN107953788A (en) * 2016-10-14 2018-04-24 罗伯特·博世有限公司 Electric energy-storage system and its operation method, storage medium and electronic control unit
DE102017214013A1 (en) * 2017-08-11 2019-02-14 Zf Friedrichshafen Ag Management of different energy stores
CN111251907A (en) * 2020-02-10 2020-06-09 安徽大学 Hybrid battery driving system and energy supply method of new energy automobile
CN111251907B (en) * 2020-02-10 2023-02-28 安徽大学 Hybrid battery driving system and energy supply method of new energy automobile
CN113352905A (en) * 2021-07-23 2021-09-07 矩阵汽车有限公司 Range-extended electric automobile hub motor power system framework and range-extended electric automobile

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