DE102017102968A1 - Method for operating a drive train of a motor vehicle - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangs (35) eines Kraftfahrzeugs (30) mit einer ersten elektrischen Maschine (31) und mit einer zweiten elektrischen Maschine (32), und mit einer Energiespeichereinrichtung (40), die mit einem Ladestrom aufladbar ist, der zum Beispiel während eines Bremsvorgangs durch eine der elektrischen Maschinen (31,32) bereitgestellt wird, wobei eine der elektrischen Maschinen (31,32) als Schwungradspeicher zum Speichern von kinetischer Energie geeignet ist.Um das Betreiben eines Antriebsstrangs zu vereinfachen und/oder effizienter zu gestalten, wird die erste elektrische Maschine (31) durch die zweite elektrische Maschine (32), die generatorisch kinetische Energie des Kraftfahrzeugs (30) in elektrische Energie umwandelt, motorisch angetrieben, um kinetische Energie zwischenzuspeichern.The invention relates to a method for operating a drive train (35) of a motor vehicle (30) with a first electric machine (31) and with a second electric machine (32), and with an energy storage device (40) which can be charged with a charging current. which is provided, for example, during braking by one of the electric machines (31, 32), one of the electric machines (31, 32) being suitable as flywheel storage for storing kinetic energy. To simplify and / or more efficiently operate a drivetrain To design, the first electric machine (31) by the second electric machine (32), which converts kinetic kinetic energy of the motor vehicle (30) into electrical energy, driven by a motor to temporarily store kinetic energy.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs mit einer ersten elektrischen Maschine und mit einer zweiten elektrischen Maschine, und mit einer Energiespeichereinrichtung, die mit einem Ladestrom aufladbar ist, der zum Beispiel während eines Bremsvorgangs durch eine der elektrischen Maschinen bereitgestellt wird, wobei eine der elektrischen Maschinen als Schwungradspeicher zum Speichern von kinetischer Energie geeignet ist. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Computer-Programmprodukt mit einem Programmcode zum Durchführen eines derartigen Verfahrens. Die Erfindung betrifft auch ein Kraftfahrzeug mit einem derartigen Antriebsstrang.The invention relates to a method for operating a drive train of a motor vehicle with a first electric machine and with a second electric machine, and with an energy storage device which is chargeable with a charging current, which is provided for example during a braking operation by one of the electric machines one of the electrical machines is suitable as flywheel storage for storing kinetic energy. The invention further relates to a computer program product having a program code for carrying out such a method. The invention also relates to a motor vehicle with such a drive train.

Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2010 033 234 A1 ist ein Verfahren zum Betreiben einer Energiespeichervorrichtung zur Speicherung von überschüssiger kinetischer Energie von einer rotierenden Welle bekannt, bei dem kinetische Energie von einer rotierenden Welle partiell durch mindestens eine erste elektrische Maschine in eine elektrische Energie gewandelt wird und partiell durch mindestens eine zweite elektrische Maschine in eine weitere kinetische Energie gewandelt wird, wobei ein Schwungrad der mindestens einen zweiten Maschine über eine Klemmvorrichtung blockiert und mindestens eine zweite Maschine als Motor betrieben wird, wenn durch das Schwungrad keine weitere kinetische Energie aufgenommen oder abgegeben werden kann, wobei das Schwungrad durch die Klemmvorrichtung freigegeben wird, wenn überschüssige kinetische Energie von der rotierenden Welle in die mindestens eine zweite Maschine gewandelt wird. Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2010 010 503 A1 ist ein Rotationsenergiespeicher für den Einsatz in einem Mehrspannungsbordnetz mit einem Hochvoltnetz und einem Niedervoltnetz bei einem Kraftfahrzeug mit Elektro- oder Hybridantrieb bekannt, wobei mindestens eine Niedervoltspule im Wirkungsbereich des Magnetfelds derart eingerichtet ist, dass sich die Magnetfeld-Einrichtung zur Erzeugung eines Magnetfelds von einer Niedervoltspule aus betrachtet in Rotation versetzen lässt, so dass kinetische Energie in Form von Rotationsenergie in elektrische Energie für das Niedervoltnetz umwandelbar ist, wobei elektrische Energie aus dem Niedervoltnetz mit einer Niedervoltspannung, die ein im Vergleich zur Hochvoltspannung niedrigeres Spannungsniveau aufweist, an die Niedervoltspule koppelt.From the German patent application DE 10 2010 033 234 A1 a method for operating an energy storage device for storing excess kinetic energy from a rotating shaft is known in which kinetic energy from a rotating shaft is partially converted by at least one first electrical machine into electrical energy and partially by at least one second electric machine in a another kinetic energy is converted, wherein a flywheel of the at least one second machine blocked by a clamping device and at least a second machine is operated as a motor, if no further kinetic energy can be absorbed or delivered by the flywheel, wherein the flywheel is released by the clamping device When excess kinetic energy is converted from the rotating shaft into the at least one second machine. From the German patent application DE 10 2010 010 503 A1 is a rotational energy storage for use in a multi-voltage vehicle electrical system with a high-voltage network and a low-voltage network in a motor vehicle with electric or hybrid drive known, wherein at least one low-voltage coil in the effective range of the magnetic field is set up such that the magnetic field device for generating a magnetic field from a low-voltage coil From the perspective of rotation, such that kinetic energy in the form of rotational energy can be converted into electrical energy for the low-voltage network, with electrical energy from the low-voltage network coupled to the low-voltage coil with a low-voltage voltage having a lower voltage level than the high-voltage voltage.

Aufgabe der Erfindung ist es, das Betreiben eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs mit einer ersten elektrischen Maschine und mit einer zweiten elektrischen Maschine, und mit einer Energiespeichereinrichtung, die mit einem Ladestrom aufladbar ist, der zum Beispiel während eines Bremsvorgangs durch eine der elektrischen Maschinen bereitgestellt wird, wobei eine der elektrischen Maschinen als Schwungradspeicher zum Speichern von kinetischer Energie geeignet ist, zu vereinfachen oder effizienter zu gestalten.The object of the invention is to operate a drive train of a motor vehicle with a first electric machine and with a second electric machine, and with an energy storage device which can be charged with a charging current which is provided, for example, during a braking operation by one of the electric machines, wherein one of the electrical machines is suitable as flywheel storage for storing kinetic energy, to simplify or to make more efficient.

Die Aufgabe ist bei einem Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs mit einer ersten elektrischen Maschine und mit einer zweiten elektrischen Maschine, und mit einer Energiespeichereinrichtung, die mit einem Ladestrom aufladbar ist, der zum Beispiel während eines Bremsvorgangs durch eine der elektrischen Maschinen bereitgestellt wird, wobei eine der elektrischen Maschinen als Schwungradspeicher zum Speichern von kinetischer Energie geeignet ist, dadurch gelöst, dass die erste elektrische Maschine durch die zweite elektrische Maschine, die generatorisch kinetische Energie des Kraftfahrzeugs in elektrische Energie umwandelt, motorisch angetrieben wird, um kinetische Energie zwischenzuspeichern. Bei dem Kraftfahrzeug handelt es sich vorzugsweise um ein reines Elektrofahrzeug. Im normalen Betrieb wird das Kraftfahrzeug durch eine der elektrischen Maschinen oder durch beide elektrische Maschinen angetrieben. Um das Kraftfahrzeug zu verzögern, wird mindestens eine angekoppelte elektrische Maschine generatorisch gebremst. Die dabei gewonnene Energie kann vorteilhaft in die elektrische Energiespeichereinrichtung geladen werden. Bei der elektrischen Energiespeichereinrichtung handelt es sich vorzugsweise um eine Hochvoltbatterie, die auch als Traktionsbatterie bezeichnet wird. Um das Kraftfahrzeug zu beschleunigen, wird mindestens eine angekoppelte elektrische Maschine motorisch angetrieben. Dazu wird Energie aus der elektrischen Energiespeichereinrichtung entnommen. Der Antriebsstrang mit den elektrischen Maschinen wird auch als elektrischer Traktionsantrieb bezeichnet. Kraftfahrzeuge mit elektrischen Traktionsantrieben können potentielle und kinetische Energie, insbesondere über einen generatorischen Betrieb der elektrischen Maschinen, in den elektrischen Energiespeicher einspeisen. Dies wird im Allgemeinen als Rekuperation bezeichnet. Die so gewonnene Energie kann für den Vortrieb des Kraftfahrzeugs genutzt werden und vergrößert die Reichweite und Effizienz im Betrieb des Kraftfahrzeugs. Die maximale Rekuperationsleistung ist abhängig von der maximalen generatorischen Leistung des Traktionsantriebs und der maximalen Aufnahmeleistung des elektrischen Energiespeichers. Sollte die geforderte Bremsleistung die maximale Aufnahmeleistung des Energiespeichers übersteigen, wird die Differenz bei herkömmlichen Verfahren von der mechanischen Reibbremse gestellt und ist nicht mehr für den Antrieb nutzbar. Im Normalfall kann der Energiespeicher zwar die Energie aufnehmen, aber nicht mit einer derart hohen Leistung. Durch das beanspruchte Verfahren kann Energie, welche die maximale Aufnahmeleistung des Energiespeichers übersteigen würde, vorteilhaft zwischengespeichert werden. Die zwischengespeicherte Energie kann dann zu einem späteren Zeitpunkt mit einer geringeren Leistung im fahrzeuginternen System wieder zur Verfügung gestellt werden. Für die Zwischenspeicherung wird vorteilhaft keine zusätzliche Komponente benötigt. Die Zwischenspeicherung erfolgt besonders vorteilhaft im Rotor einer der elektrischen Maschinen, insbesondere der ersten elektrischen Maschine, die zu diesem Zeitpunkt vorteilhaft vom Antriebsstrang abgekoppelt wird.The object is in a method for operating a drive train of a motor vehicle with a first electric machine and with a second electric machine, and with an energy storage device which can be charged with a charging current which is provided, for example, during a braking operation by one of the electric machines. wherein one of the electric machines is suitable as a flywheel storage for storing kinetic energy, achieved in that the first electric machine is motor-driven by the second electric machine, which converts kinetic energy kinetic energy of the motor vehicle into electrical energy to temporarily store kinetic energy. The motor vehicle is preferably a pure electric vehicle. In normal operation, the motor vehicle is driven by one of the electric machines or by both electric machines. To delay the motor vehicle, at least one coupled electric machine is braked as a generator. The energy thus obtained can be advantageously loaded into the electrical energy storage device. The electrical energy storage device is preferably a high-voltage battery, which is also referred to as a traction battery. To accelerate the motor vehicle, at least one coupled electric machine is driven by a motor. For this purpose, energy is taken from the electrical energy storage device. The powertrain with the electric machines is also referred to as an electric traction drive. Motor vehicles with electric traction drives can feed potential and kinetic energy, in particular via a generator operation of the electric machines, into the electrical energy store. This is commonly referred to as recuperation. The energy thus obtained can be used for the propulsion of the motor vehicle and increases the range and efficiency in the operation of the motor vehicle. The maximum recuperation power is dependent on the maximum regenerative power of the traction drive and the maximum power consumption of the electrical energy storage. If the required braking power exceeds the maximum power consumption of the energy storage device, the difference is set by the mechanical friction brake in conventional methods and can no longer be used for the drive. Normally, the energy storage can absorb the energy, but not with such a high power. By the claimed method can energy, which is the maximum recording power of the energy storage would be advantageously cached. The cached energy can then be made available again at a later time with a lower power in the in-vehicle system. For caching advantageously no additional component is needed. The intermediate storage is particularly advantageous in the rotor of one of the electrical machines, in particular the first electric machine, which is advantageously decoupled from the drive train at this time.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass die in der ersten elektrischen Maschine zwischengespeicherte kinetische Energie genutzt wird, um die Energiespeichereinrichtung, zum Beispiel generatorisch durch die erste elektrische Maschine, aufzuladen. Die beiden elektrischen Maschinen sind vorzugsweise sowohl als Elektromotor als auch als Generator betreibbar. Die Zwischenspeicherung erfolgt vorteilhaft dann, wenn die geforderte Bremsleistung nicht von der elektrischen Energiespeichereinrichtung aufgenommen werden kann. Die überschüssige Leistung wird vorteilhaft dazu verwendet, den Rotor der ersten elektrischen Maschine zu beschleunigen. Mit dieser in der ersten elektrischen Maschine zwischengespeicherten kinetischen Energie kann dann die Hochvoltbatterie nach einer Beendigung des vorangegangenen Bremsvorgangs genutzt werden, um die Energiespeichereinrichtung langsam aufzuladen.A preferred embodiment of the method is characterized in that the stored in the first electric machine kinetic energy is used to charge the energy storage device, for example, as a generator by the first electric machine. The two electrical machines are preferably operable both as an electric motor and as a generator. The intermediate storage advantageously takes place when the required braking power can not be absorbed by the electrical energy storage device. The excess power is advantageously used to accelerate the rotor of the first electric machine. With this kinetic energy buffered in the first electric machine, the high-voltage battery can then be used after a termination of the preceding braking operation in order to charge the energy storage device slowly.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass die erste elektrische Maschine elektrisch dann durch die zweite elektrische Maschine angetrieben wird, wenn die zum Beispiel während eines Bremsvorgangs verfügbare Bremsenergie nur zu einem Teil genutzt werden kann, um die Energiespeichereinrichtung aufzuladen, wobei die überschüssige Bremsenergie zum elektrischen Antreiben der ersten elektrischen Maschine durch die zweite elektrische Maschine verwendet wird. Die in der ersten elektrischen Maschine gespeicherte kinetische Energie wird vorteilhaft entladen, sobald die Hochvoltbatterie nicht mehr mit ihrer maximalen Ladeleistung geladen wird. Dadurch kann zusätzlich Energie gewonnen werden, die ansonsten beim Bremsen ungenutzt durch Reibung in Wärme umgewandelt würde und verloren ginge.A further preferred embodiment of the method is characterized in that the first electric machine is electrically driven by the second electric machine, when the braking energy available, for example, during a braking operation can be used only in part to charge the energy storage device, wherein the excess Braking energy is used for electrically driving the first electric machine by the second electric machine. The kinetic energy stored in the first electric machine is advantageously discharged as soon as the high-voltage battery is no longer charged with its maximum charging power. As a result, additional energy can be gained, which would otherwise be converted by friction into heat during braking and would be lost.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass die elektrischen Maschinen als Traktionsmaschinen in dem Antriebsstrang des Kraftfahrzeugs ausgeführt sind. Zu diesem Zweck sind die Traktionsmaschinen, zum Beispiel über ein Getriebe, antriebsmäßig mit mindestens zwei Rädern des Kraftfahrzeugs verbindbar. Je nach Ausführung können auch alle vier Räder mit den elektrischen Maschinen angetrieben werden.A further preferred embodiment of the method is characterized in that the electrical machines are designed as traction machines in the drive train of the motor vehicle. For this purpose, the traction machines, for example via a transmission, drivingly connected to at least two wheels of the motor vehicle. Depending on the design, all four wheels can be driven by the electric machines.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass die erste elektrische Maschine vom Antriebsstrang abgekoppelt wird, wenn die erste elektrische Maschine elektrisch durch die zweite elektrische Maschine angetrieben wird. Die erste elektrische Maschine wird vorteilhaft mechanisch vom Antriebsstrang abgekoppelt. Das mechanische Abkoppeln kann zum Beispiel durch eine Kupplung oder durch ein Planetengetriebe erfolgen. Die sonst zum Antreiben des Kraftfahrzeugs verwendete erste elektrische Maschine wird im abgekoppelten Zustand als Schwungradspeicher verwendet. Dabei wird die Rekuperationsleistung, die während eines Bremsvorgangs von der zweiten elektrischen Maschine rückgewonnen wird und nicht zum Aufladen der Energiespeichereinrichtung genutzt werden kann, zum Antreiben der abgekoppelten ersten elektrischen Maschine genutzt. Dadurch kann die überschüssige Bremsenergie in Form von Rotationsenergie zwischengespeichert werden. Die abgekoppelte erste elektrische Maschine speist die zwischengespeicherte Energie dann nach dem Bremsvorgang über einen längeren Zeitraum und mit geringerer Leistung generatorisch in das fahrzeuginterne System ein, wodurch die Hochvoltbatterie aufgeladen wird und/oder mindestens ein Nebenverbraucher versorgt wird. Falls das Kraftfahrzeug nach dem Bremsvorgang direkt wieder beschleunigt, kann die zwischengespeicherte Energie zum Antreiben der zweiten elektrischen Maschine genutzt werden.A further preferred embodiment of the method is characterized in that the first electric machine is decoupled from the drive train when the first electric machine is electrically driven by the second electric machine. The first electric machine is advantageously decoupled mechanically from the drive train. The mechanical uncoupling can be done for example by a clutch or by a planetary gear. The first electric machine otherwise used for driving the motor vehicle is used in the uncoupled state as flywheel storage. In this case, the recuperation power, which is recovered during a braking operation by the second electric machine and can not be used to charge the energy storage device, is used to drive the decoupled first electric machine. As a result, the excess braking energy can be temporarily stored in the form of rotational energy. The decoupled first electric machine feeds the cached energy then after braking for a long period of time and with lower power generator in the in-vehicle system, whereby the high-voltage battery is charged and / or at least one auxiliary consumers is supplied. If the motor vehicle accelerates directly after the braking process, the cached energy can be used to drive the second electric machine.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass die erste elektrische Maschine vom Antriebsstrang über ein schlupfendes Trennelement über eine Abtriebswinkelgeschwindigkeit hinaus beschleunigt wird, wenn die erste elektrische Maschine elektrisch durch die zweite elektrische Maschine angetrieben wird. Gemäß einem weiteren Aspekt muss die als Rotationsenergiespeicher genutzte erste elektrische Maschine nicht unbedingt mechanisch vom Antriebsstrang abgekoppelt sein. Durch ein schlupfendes Trennelement kann die Winkelgeschwindigkeit der ersten elektrischen Maschine über die Winkelgeschwindigkeit des Abtriebs hinaus beschleunigt werden. Die Drehmomentanforderung am Abtrieb kann dann weiterhin über geregelten Schlupf einer Kupplung bereitgestellt werden.A further preferred embodiment of the method is characterized in that the first electric machine is accelerated from the drive train via a slipping separating element beyond a output angular velocity when the first electric machine is electrically driven by the second electric machine. According to a further aspect, the first electric machine used as the rotational energy storage does not necessarily have to be mechanically decoupled from the drive train. By slipping a separating element, the angular velocity of the first electric machine can be accelerated beyond the angular velocity of the output. The output torque request may then continue to be provided via controlled slip of a clutch.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass die erste elektrische Maschine einer Hinterachse und die zweite elektrische Maschine einer Vorderachse des Kraftfahrzeugs zugeordnet sind. Unter Zwischenschaltung geeigneter Getriebe wird somit ein besonders komfortabler und effizienter Allradantrieb des Kraftfahrzeugs ermöglicht.A further preferred embodiment of the method is characterized in that the first electric machine of a rear axle and the second electric machine are associated with a front axle of the motor vehicle. With the interposition of suitable transmission thus a particularly comfortable and efficient four-wheel drive of the motor vehicle is possible.

Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Computer-Programmprodukt mit einem Programmcode zum Durchführen eines vorab beschriebenen Verfahrens. Das Computerprogramm wird vorzugsweise in einem Steuergerät, insbesondere in einem Elektromotor- und/oder Ladesteuergerät, des Kraftfahrzeugs ausgeführt. The invention further relates to a computer program product having a program code for performing a method described above. The computer program is preferably carried out in a control unit, in particular in an electric motor and / or charging control unit of the motor vehicle.

Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Steuergerät, insbesondere ein Elektro- und/oder Ladesteuergerät, zum Steuern eines Ladesystems für eine Energiespeichereinrichtung mit einem vorab beschriebenen Computer-Programmprodukt.The invention further relates to a control device, in particular an electric and / or charging control device, for controlling a charging system for an energy storage device with a previously described computer program product.

Die Erfindung betrifft darüber hinaus ein Kraftfahrzeug mit einer ersten elektrischen Maschine und einer zweiten elektrischen Maschine in einem Antriebsstrang, und mit einer Energiespeichereinrichtung, die mit einem Ladestrom aufladbar ist, der zum Beispiel während eines Bremsvorgangs gemäß einem vorab beschriebenen Verfahren mit überschüssiger Energie durch eine der elektrischen Maschinen bereitgestellt wird, wobei eine der elektrischen Maschinen als Schwungradspeicher zum Speichern von kinetischer Energie geeignet ist.The invention further relates to a motor vehicle with a first electric machine and a second electric machine in a drive train, and with an energy storage device which is chargeable with a charging current, for example, during a braking operation according to a previously described method with excess energy through one of electric machine is provided, wherein one of the electric machines is suitable as flywheel storage for storing kinetic energy.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung verschiedene Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben sind. Es zeigen:

  • 1 eine vereinfachte Darstellung zur Veranschaulichung des Funktionsprinzips der Rekuperation für ein batterieelektrisches Kraftfahrzeug;
  • 2 eine ähnliche Darstellung wie in 1 beim Entladen eines Zwischenspeichers;
  • 3 eine vereinfachte Darstellung eines batterieelektrischen Kraftfahrzeugs mit einem Antriebsstrang, der zwei elektrische Maschinen umfasst, die mit einer Energiespeichereinrichtung verbunden sind;
  • 4 das Kraftfahrzeug aus 3 beim Zwischenspeichern von überschüssiger Energie in einer abgekoppelten elektrischen Maschine und
  • 5 das Kraftfahrzeug aus 3 beim Aufladen der Energiespeichereinrichtung mit der zwischengespeicherten Energie.
Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the following description in which, with reference to the drawings, various embodiments are described in detail. Show it:
  • 1 a simplified representation to illustrate the principle of recuperation for a battery-electric motor vehicle;
  • 2 a similar representation as in 1 when unloading a cache;
  • 3 a simplified illustration of a battery electric motor vehicle with a drive train comprising two electric machines, which are connected to an energy storage device;
  • 4 the motor vehicle 3 during the buffering of excess energy in a decoupled electric machine and
  • 5 the motor vehicle 3 when charging the energy storage device with the cached energy.

In 1 ist durch zwei Kreise symbolisch ein Rad 1 angedeutet, das zu einem (in 1 nicht dargestellten) batterieelektrischen Kraftfahrzeug gehört. Durch einen Pfeil, der von dem Rad 1 ausgeht, ist kinetische Energie 2 angedeutet, die von dem Rad 1, zum Beispiel bei einem Bremsvorgang, abgegeben wird.In 1 is symbolically a wheel through two circles 1 hinted that to a (in 1 not shown) battery electric motor vehicle belongs. By an arrow coming from the wheel 1 is kinetic energy 2 indicated by the wheel 1 , for example, during braking, is discharged.

Durch Pfeile 3, 4 ist eine maximale generatorische Leistung einer elektrischen Maschine und einer Leistungselektronik des batterieelektrischen Kraftfahrzeugs angedeutet. Durch einen Pfeilanfang ist elektrische Energie angedeutet, die generatorisch von der elektrischen Maschine, zum Beispiel bei dem Bremsvorgang, abgegeben wird.By arrows 3 . 4 is a maximum regenerative power of an electric machine and a power electronics of the battery-electric motor vehicle indicated. By an arrow beginning electrical energy is indicated, the generator of the electric machine, for example, in the braking process, is discharged.

Durch Pfeile 6, 7 ist eine maximale Ladeleistung einer als Hochvoltbatterie ausgeführten Energiespeichereinrichtung 8 angedeutet. Durch Pfeile 11, 12 ist eine maximale Aufnahmeleistung eines Zwischenspeichers 10 angedeutet.By arrows 6 . 7 is a maximum charging power of a designed as a high-voltage battery energy storage device 8th indicated. By arrows 11 . 12 is a maximum recording power of a buffer 10 indicated.

Der Zwischenspeicher 10 dient vorteilhaft dazu, Energie, die, zum Beispiel bei dem Bremsvorgang, aufgrund der begrenzten maximalen Ladeleistung 6, 7 nicht von der Hochvoltbatterie 8 aufgenommen werden kann, zwischenzuspeichern. Die zwischenzuspeichernde Energie ist in 1 durch eine Pfeilspitze zwischen 11 und 12 angedeutet. Durch eine Pfeilspitze zwischen den Pfeilen 6 und 7 ist angedeutet, dass die Hochvoltbatterie 8 in 1 mit ihrer maximalen Ladeleistung aufgeladen wird.The cache 10 serves advantageously to energy that, for example in the braking process, due to the limited maximum charging power 6 . 7 not from the high-voltage battery 8th can be included, cache. The energy to be buffered is in 1 indicated by an arrowhead between 11 and 12. Through an arrowhead between the arrows 6 and 7 is hinted that the high-voltage battery 8th in 1 charged with its maximum charging power.

In 2 ist durch einen Pfeil elektrische Energie 20 angedeutet, die in dem Zwischenspeicher 10 zwischengespeichert war. Die zwischengespeicherte elektrische Energie 20 wird, wie man in 2 sieht, genutzt, um die Hochvoltbatterie 8 mit ihrer durch Pfeile 21 und 22 angedeuteten maximalen Ladeleistung aufzuladen. In der Hochvoltbatterie 8 wird die elektrische Energie 20 in Form von chemischer Energie gespeichert.In 2 is by an arrow electrical energy 20 indicated in the cache 10 was cached. The cached electrical energy 20 is how to get in 2 sees, used to the high-voltage battery 8th with her by arrows 21 and 22 to charge indicated maximum charging power. In the high-voltage battery 8th becomes the electrical energy 20 stored in the form of chemical energy.

In den 3 bis 5 ist ein Batterieelektrofahrzeug 30 vereinfacht dargestellt. Das Kraftfahrzeug 30 umfasst einen Antriebsstrang 35 mit einer ersten elektrischen Maschine 31 und mit einer zweiten elektrischen Maschine 32.In the 3 to 5 is a battery electric vehicle 30 shown in simplified form. The car 30 includes a powertrain 35 with a first electric machine 31 and with a second electric machine 32 ,

Die erste elektrische Maschine 31 ist als Traktionsmaschine ausgeführt und dem Antriebsstrang 35 einer Hinterachse 33 des Kraftfahrzeugs 30 zugeordnet. Die zweite elektrische Maschine 32 ist ebenfalls als Traktionsmaschine ausgeführt und in dem Antriebsstrang 35 einer Vorderachse 34 des Kraftfahrzeugs 30 zugeordnet.The first electric machine 31 is designed as a traction engine and the powertrain 35 a rear axle 33 of the motor vehicle 30 assigned. The second electric machine 32 is also designed as a traction machine and in the drive train 35 a front axle 34 of the motor vehicle 30 assigned.

Die der Hinterachse 33 zugeordnete erste elektrische Maschine 31 dient zum Antreiben von zwei Rädern 36, 37. Die der Vorderachse 34 zugeordnete zweite elektrische Maschine 32 dient zum Antreiben von zwei Rädern 38, 39.The rear axle 33 associated first electric machine 31 serves for driving two wheels 36 . 37 , The front axle 34 associated second electric machine 32 serves for driving two wheels 38 . 39 ,

Das Kraftfahrzeug 30 umfasst des Weiteren eine als Hochvoltbatterie ausgeführte Energiespeichereinrichtung 40. Die beiden elektrischen Maschinen 31, 32 können als Elektromotoren betrieben werden. Dann werden die elektrischen Maschinen 31, 32 mit elektrischer Energie angetrieben, die von der Energiespeichereinrichtung 40 bereitgestellt wird. Die elektrischen Maschinen 31, 32 können auch als Generatoren arbeiten. Dann können die elektrischen Maschinen 31, 32 verwendet werden, um die Energiespeichereinrichtung 40 aufzuladen.The car 30 further comprises a designed as a high-voltage battery energy storage device 40 , The two electric machines 31 . 32 can be operated as electric motors. Then the electric machines 31 . 32 powered by electrical energy coming from the energy storage device 40 provided. The electrical machines 31 . 32 can also work as generators. Then you can use the electrical machines 31 . 32 used to power the energy storage device 40 charge.

Die erste elektrische Maschine 31 ist unter Zwischenschaltung eines Trennelements 43 über ein Getriebe 41 antriebsmäßig mit der Hinterachse 33 des Kraftfahrzeugs 30 verbindbar. Durch das Trennelement 43 kann die elektrische Maschine 41 vom Antriebsstrang 35 abgekoppelt werden.The first electric machine 31 is with the interposition of a separating element 43 via a gearbox 41 drivingly with the rear axle 33 of the motor vehicle 30 connectable. Through the separator 43 can the electric machine 41 from the drive train 35 be decoupled.

Die zweite elektrische Maschine 32 ist über ein Getriebe 42 antriebsmäßig mit der Vorderachse 34 des Kraftfahrzeugs 30 verbunden. Die beiden als Traktionsmaschinen ausgeführten elektrischen Maschinen 31, 32 sind unabhängig voneinander betreibbar. The second electric machine 32 is about a gearbox 42 drivingly with the front axle 34 of the motor vehicle 30 connected. The two electric machines designed as traction machines 31 . 32 are independently operable.

Um das Kraftfahrzeug 30 zu verzögern, wird mindestens eine angekoppelte elektrische Maschine 31, 32 generatorisch gebremst. Die dabei gewonnene Energie kann in die Hochvoltbatterie 40 geladen werden. Um das Kraftfahrzeug 30 zu beschleunigen, wird mindestens eine angekoppelte elektrische Maschine 31, 32 motorisch betrieben. Dazu wird Energie aus der Hochvoltbatterie 40 entnommen.To the motor vehicle 30 To delay, at least one coupled electrical machine 31 . 32 Braking regeneratively. The energy gained can be transferred to the high-voltage battery 40 getting charged. To the motor vehicle 30 To accelerate, at least one coupled electrical machine 31 . 32 motor operated. This is energy from the high-voltage battery 40 taken.

Im sogenannten Rekuperationsbetrieb kann es passieren, dass eine im Betrieb des Kraftfahrzeugs 30 geforderte Bremsleistung nicht von der Hochvoltbatterie 40 aufgenommen werden kann, weil die maximale Ladeleistung der Hochvoltbatterie 40 überschritten wird.In the so-called recuperation operation, it can happen that during operation of the motor vehicle 30 required braking power not from the high-voltage battery 40 can be included, because the maximum charging power of the high-voltage battery 40 is exceeded.

In 4 ist durch einen Pfeil 45 angedeutet, dass die Hochvoltbatterie 40 mit ihrer maximalen Ladeleistung aufgeladen wird. Die entsprechende elektrische Energie wird von der generatorisch betriebenen zweiten elektrischen Maschine 32 bereitgestellt. Die beim Bremsvorgang auftretende überschüssige Energie wird, wie in 4 durch einen Pfeil 46 angedeutet ist, genutzt, um die vom Antriebsstrang 35 abgekoppelte erste elektrische Maschine 31 durch die zweite elektrische Maschine 32 anzutreiben. Die überschüssige Leistung 46 wird in der vom Antriebsstrang 35 abgekoppelten ersten elektrischen Maschine 31 dazu verwendet, einen Rotor der ersten elektrischen Maschine 31 zu beschleunigen. Der beschleunigte Rotor der ersten elektrischen Maschine 31 stellt dann einen Schwungradspeicher zum Speichern von kinetischer Energie dar.In 4 is by an arrow 45 indicated that the high-voltage battery 40 charged with its maximum charging power. The corresponding electrical energy is generated by the generator-operated second electric machine 32 provided. The surplus energy occurring during the braking process becomes, as in 4 indicated by an arrow 46, used to that of the drive train 35 uncoupled first electric machine 31 through the second electric machine 32 drive. The excess power 46 gets in from the powertrain 35 decoupled first electric machine 31 used to accelerate a rotor of the first electric machine 31. The accelerated rotor of the first electric machine 31 then represents a flywheel storage for storing kinetic energy.

In 5 ist durch einen Pfeil 50 angedeutet, dass die in der ersten elektrischen Maschine 31 rotatorisch gespeicherte Energie, vorzugsweise nach Beendigung des Bremsvorgangs, verwendet wird, um die Hochvoltbatterie 40 langsam zu laden. Der durch den Pfeil 50 angedeutete Ladevorgang wird vorteilhaft gestartet, sobald die Hochvoltbatterie 40 nicht mehr mit ihrer maximalen Ladeleistung geladen wird.In 5 is by an arrow 50 indicated that in the first electric machine 31 stored rotational energy, preferably after completion of the braking process, is used to the high-voltage battery 40 to load slowly. The one by the arrow 50 indicated charging is advantageously started as soon as the high-voltage battery 40 is no longer charged with its maximum charging power.

Die Hochvoltbatterie 40 ist, wie man in 3 sieht, mit einem Steuergerät 44 verbunden. Bei dem Steuergerät 44 handelt es sich um ein Elektromotor- und Ladesteuergerät, mit dem das Aufladen der Hochvoltbatterie 40 und das Zwischenspeichern der überschüssigen Energie in der ersten elektrischen Maschine 31 sowie das Aufladen der Hochvoltbatterie 40 mit der zwischengespeicherten Energie gesteuert wird. Zu diesem Zweck ist das Steuergerät 44, wie durch gestrichelte Steuerleitungen angedeutet ist, sowohl mit der ersten elektrischen Maschine 31 als auch mit der zweiten elektrischen Maschine 32 verbunden.The high-voltage battery 40 is how to get in 3 sees with a control unit 44 connected. At the control unit 44 It is an electric motor and charging control unit, with which the charging of the high-voltage battery 40 and buffering the excess energy in the first electrical machine 31 as well as the charging of the high-voltage battery 40 is controlled with the cached energy. For this purpose, the control unit 44 , as indicated by dashed control lines, with both the first electric machine 31 as well as with the second electric machine 32 connected.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102010033234 A1 [0002]DE 102010033234 A1 [0002]
  • DE 102010010503 A1 [0002]DE 102010010503 A1 [0002]

Claims (10)

Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangs (35) eines Kraftfahrzeugs (30) mit einer ersten elektrischen Maschine (31) und mit einer zweiten elektrischen Maschine (32), und mit einer Energiespeichereinrichtung (8;40), die mit einem Ladestrom aufladbar ist, der zum Beispiel während eines Bremsvorgangs durch eine der elektrischen Maschinen (31,32) bereitgestellt wird, wobei eine der elektrischen Maschinen (31,32) als Schwungradspeicher zum Speichern von kinetischer Energie geeignet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die erste elektrische Maschine (31) durch die zweite elektrische Maschine (32), die generatorisch kinetische Energie des Kraftfahrzeugs (30) in elektrische Energie umwandelt, motorisch angetrieben wird, um kinetische Energie zwischenzuspeichern.Method for operating a drive train (35) of a motor vehicle (30) with a first electric machine (31) and with a second electric machine (32), and with an energy storage device (8; 40) which can be charged with a charging current which is connected to the Example, during a braking operation by one of the electric machines (31,32) is provided, wherein one of the electric machines (31,32) is suitable as flywheel storage for storing kinetic energy, characterized in that the first electric machine (31) through the second electric machine (32), which converts kinetic energy kinetic energy of the motor vehicle (30) into electrical energy is driven by a motor to temporarily store kinetic energy. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die in der ersten elektrischen Maschine (31) zwischengespeicherte kinetische Energie genutzt wird, um die Energiespeichereinrichtung (40) aufzuladen.Method according to Claim 1 , characterized in that in the first electric machine (31) cached kinetic energy is used to charge the energy storage device (40). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste elektrische Maschine (31) elektrisch dann durch die zweite elektrische Maschine (32) angetrieben wird, wenn die zum Beispiel während eines Bremsvorgangs verfügbare Bremsenergie nur zu einem Teil genutzt werden kann, um die Energiespeichereinrichtung (40) aufzuladen, wobei die überschüssige Bremsenergie zum elektrischen Antreiben der ersten elektrischen Maschine (31) durch die zweite elektrische Maschine (32) verwendet wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the first electric machine (31) is electrically driven by the second electric machine (32), if the braking energy available, for example, during a braking operation can only be used to some extent in order to prevent the braking energy Energy storage device (40) to charge, wherein the excess braking energy for electrically driving the first electric machine (31) by the second electric machine (32) is used. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrischen Maschinen (31,32) als Traktionsmaschinen in dem Antriebsstrang (35) des Kraftfahrzeugs (30) ausgeführt sind.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the electric machines (31, 32) are designed as traction machines in the drive train (35) of the motor vehicle (30). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste elektrische Maschine (31) vom Antriebsstrang (35) abgekoppelt wird, wenn die erste elektrische Maschine (31) durch die zweite elektrische Maschine (32) angetrieben wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the first electric machine (31) from the drive train (35) is disconnected when the first electric machine (31) by the second electric machine (32) is driven. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die erste elektrische Maschine (31) vom Antriebsstrang (35) über ein schlupfendes Trennelement (43) über eine Abtriebswinkelgeschwindigkeit hinaus beschleunigt wird, wenn die erste elektrische Maschine (31) elektrisch durch die zweite elektrische Maschine (32) angetrieben wird.Method according to one of Claims 1 to 4 characterized in that the first electric machine (31) is accelerated from the drive train (35) via a slipping separator (43) beyond a driven angular velocity when the first electric machine (31) is electrically driven by the second electric machine (32) , Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste elektrische Maschine (31) einer Hinterachse (33) und die zweite elektrische Maschine (32) einer Vorderachse (34) des Kraftfahrzeugs (30) zugeordnet ist.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the first electric machine (31) is associated with a rear axle (33) and the second electric machine (32) is associated with a front axle (34) of the motor vehicle (30). Computer-Programmprodukt mit einem Programmcode zum Durchführen eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche.Computer program product with a program code for carrying out a method according to one of the preceding claims. Steuergerät (44), insbesondere Elektro- und/oder Ladesteuergerät, zum Steuern eines Ladesystems für eine Energiespeichereinrichtung (40) mit einem Computer-Programmprodukt nach Anspruch 8.Control unit (44), in particular electrical and / or charging control unit, for controlling a charging system for an energy storage device (40) with a computer program product according to Claim 8 , Kraftfahrzeug (30) mit einer ersten elektrischen Maschine (31) und mit einer zweiten elektrischen Maschine (32) in einem Antriebsstrang (35), und mit einer Energiespeichereinrichtung (40), die mit einem Ladestrom aufladbar ist, der zum Beispiel während eines Bremsvorgangs gemäß einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7 durch eine der elektrischen Maschinen (31,32) bereitgestellt wird, wobei eine der elektrischen Maschinen (31,32) als Schwungradspeicher zum Speichern von kinetischer Energie geeignet ist.A motor vehicle (30) having a first electric machine (31) and a second electric machine (32) in a drive train (35), and an energy storage device (40) which is chargeable with a charging current, for example during a braking operation according to a method according to one of Claims 1 to 7 by one of the electric machines (31, 32), one of the electric machines (31, 32) being suitable as flywheel storage for storing kinetic energy.
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