DE102017222547A1 - Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugs mit wenigstens zwei Antriebseinheiten - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugs (100) mit wenigstens zwei Antriebseinheiten (130, 140, 145), wovon wenigstens eine als elektrische Maschine (140, 145) ausgebildet ist, zwei antreibbaren Achsen (110, 120), denen jeweils wenigstens eine der Antriebseinheiten zugeordnet ist, und einem Energiespeichersystem (150) für die wenigstens eine elektrische Maschine (140, 145), wobei auf Anforderung automatisch mittels der wenigstens zwei Antriebseinheiten (130, 140, 145) eine auf die zwei Achsen (110, 120) verteilte Leistung basierend auf mehreren Kriterien gestellt und bei Bedarf begrenzt wird, wobei die mehreren Kriterien eine betragsmäßig maximal von den einzelnen Antriebseinheiten (130, 140, 145) stellbare Leistung, eine vorgegebene, von dem Energiespeichersystem (150) maximal stellbare oder aufnehmbare Leistung, und einen vorgegebenen Bereich (B) für die Aufteilung der Leistung auf die zwei Achsen (110, 120) umfassen.

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugs mit wenigstens zwei Antriebseinheiten sowie eine Recheneinheit und ein Computerprogramm zu dessen Durchführung.
• Stand der Technik
• Neben Kraftfahrzeugen mit nur einer Brennkraftmaschine gibt es auch immer mehr Kraftfahrzeuge mit einem oder mehreren elektrischen Antrieben zusätzlich zu der Brennkraftmaschine. Solche Fahrzeuge werden dann als sog. HybridFahrzeuge bezeichnet.
• Bei solchen Fahrzeugen mit mehreren Antriebseinheiten, die dann in der Regel auch noch unterschiedlichen Achsen zugeordnet sind, ist es wünschenswert, eine möglichst optimale Betriebsstrategie zur Aufteilung eines geforderten Drehmoments bzw. einer geforderten Leistung zwischen den Antriebseinheiten und den Achsen zu finden.
• Offenbarung der Erfindung
• Erfindungsgemäß werden ein Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugs mit wenigstens zwei Antriebseinheiten sowie eine Recheneinheit und ein Computerprogramm zu dessen Durchführung mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung.
• Ein erfindungsgemäßes Verfahren dient zum Betreiben eines Fahrzeugs mit wenigstens zwei Antriebseinheiten, wovon wenigstens eine als elektrische Maschine ausgebildet ist. Zweckmäßigerweise ist zudem eine davon eine Brennkraftmaschine, denkbar ist jedoch auch eine weitere elektrische Maschine. Weiterhin weist das Fahrzeug zwei antreibbare Achsen auf, denen jeweils wenigstens eine der Antriebseinheiten zugeordnet ist. So kann also einer Achse eine Brennkraftmaschine zugeordnet sein, welche dann auch als Primärachse bezeichnet wird, der anderen Achse kann dann eine elektrische Maschine zugeordnet sein, welche dann auch als Sekundärachse bezeichnet wird.
• Denkbar ist auch, dass noch eine oder auch mehrere weitere elektrische Maschinen als Antriebseinheiten vorgesehen sind (insgesamt also wenigstens drei Antriebseinheiten), die dann je nach Bedarf auf die Achsen verteilt sind. Ebenso ist es grundsätzlich jedoch denkbar, dass nur zwei oder mehr elektrische Maschinen als Antriebseinheiten vorgesehen. Bei einem solchen, rein elektrisch betriebenen Fahrzeug ist ebenso eine möglichst optimale Betriebsstrategie zur Aufteilung eines geforderten Drehmoments zwischen den Antriebseinheiten und den Achsen wünschenswert.
• Weiterhin weist das Fahrzeug ein Energiespeichersystem für die wenigstens eine elektrische Maschine auf. Dabei kann es sich beispielsweise um eine Batterie, ggf. auch mit Invertern für elektrische Maschinen, handeln. Im Falle mehrerer elektrischer Maschinen kann dieses dann auch für alle elektrischen Maschinen vorgesehen sein. Denkbar ist auch, dass ein solches Energiespeichersystem mehrere separate Energiespeicher, beispielsweise Batterien, aufweist.
• Auf Anforderung, also beispielsweise durch einen Fahrerwunsch oder durch Vorgabe eines Fahrerassistenzsystems oder dergleichen, wird nun automatisch, insbesondere unter Verwendung eines entsprechend eingerichteten Steuergeräts, mittels der wenigstens zwei Antriebseinheiten eine auf die zwei Achsen verteilte Leistung basierend auf mehreren Kriterien gestellt und bei Bedarf, also unter Berücksichtigung der Kriterien, begrenzt. Insgesamt wird diese Leistung also durch das Fahrzeug bereitgestellt. Bei Leistung kann es sich sowohl um eine positive bzw. motorische Leistung, als auch eine negative bzw. generatorische Leistung handeln.
• Der Vollständigkeit halber sei an dieser Stelle angemerkt, dass auch eine Brennkraftmaschine eine gewisse Leistung aufnehmen kann, nämlich durch seine Reibungsverluste, also eine in diesem Sinne bzw. in dieser Zeichenkonvention generatorische Leistung stellen kann. Weiterhin sei angemerkt, dass eine Anforderung auch in Bezug auf eine Kraft oder Drehmoment erfolgen kann, was jedoch immer entsprechend in eine Leistung umgerechnet werden kann, sodass auch dann eine gewisse Leistung gefordert wird. Die Leistung ergibt sich beispielsweise als Produkt aus Drehmoment und Drehzahl.
• Diese mehreren Kriterien umfassen dabei eine betragsmäßig maximal von den einzelnen Antriebseinheiten stellbare Leistung (also je nach Situation motorisch oder generatorisch), eine vorgegebene, von dem Energiespeicher maximal stellbare oder aufnehmbare Leistung (welche insbesondere durch einen maximalen Strom und eine maximale Spannung angegeben werden kann), und einen vorgegebenen Bereich für die Aufteilung der Leistung auf die zwei Achsen.
• Unter einer solchen Aufteilung der Leistung auf die zwei Achsen sind dabei die Anteile der der jeweiligen Achse zugordneten Antriebseinheit an der insgesamt zu stellenden Leistung zu verstehen. Ein solcher Bereich liegt dabei beispielsweise zwischen 40% und 60% der gesamten Leistung für die Primärachse, wenn eine Brennkraftmaschine verwendet wird. Eine solche Aufteilung wir dabei zweckmäßigerweise durch ein Fahrzeugstabilitätssystem z.B. ein All-Rad-Management-System, vorgegeben.
• Bevorzugt ist es, wenn die mehreren Kriterien weiterhin eine angeforderte Leistung, die gestellt werden soll, umfassen, also beispielsweise durch einen Fahrerwunsch oder durch Vorgabe eines Fahrerassistenzsystems oder dergleichen.
• Durch die Berücksichtigung - und Ausnutzung - dieser Kriterien ist es nun also möglich, auf Anforderung eine Leistung (oder ein Drehmoment) zu stellen, und zwar auch innerhalb physikalischer bzw. vorgegebener Grenzen, wobei insbesondere im Rahmen der Kriterien vorgegebene Bereich optimal ausgenutzt werden können. Denkbar ist insbesondere, dass dynamisch immer eine aktuell maximal stellbare Leistung ermittelt wird, sodass bei Anforderung und bei Bedarf eine Einschränkung gegenüber der Anforderung vorgenommen werden kann.
• Die erwähnten Kriterien lassen sich im Sinne physikalischer bzw. vorgegebener Grenzen wie folgt begründen. Die maximal von den einzelnen Antriebseinheiten stellbare Leistung ist zu berücksichtigen, da physikalisch keine höhere Leistung durch die Antriebseinheiten bereitstellbar ist. Die vorgegebene, von dem Energiespeichersystem maximal stellbare oder aufnehmbare Leistung ist zu berücksichtigen, da bei Überschreiten gewisser Grenzen, wenngleich dies theoretisch möglich wäre, irreparable Schäden am Energiespeichersystem, also beispielsweise einer Batterie, verursacht werden könnten. Der vorgegebene Bereich für die Aufteilung der Leistung auf die zwei Achsen ist zu berücksichtigen, da es andernfalls zu Instabilitäten des Fahrzeugs bzw. zu Kontrollverlust kommen könnte.
• Dieser Bereich für die Aufteilung kann dabei von der Art und dem Aufbau des Fahrzeugs und auch den konkret verwendeten Antriebseinheiten abhängen. Die von dem Fahrzeug geforderte Leistung, die gestellt werden soll, ist zweckmäßigerweise zu berücksichtigen, da die Bereitstellung einer höheren Leistung, als überhaupt gefordert, dann gar nicht erst in Betracht gezogen werden muss.
• Vorzugsweise werden die mehreren Kriterien bei der Ermittlung der zu stellenden Leistung in der folgenden Reihenfolge berücksichtigt: zunächst die maximal von den einzelnen Antriebseinheiten stellbare Leistung, dann die von dem Energiespeichersystem maximal stellbare oder aufnehmbare Leistung, dann der vorgegebene Bereich für die Aufteilung der Leistung auf die zwei Achsen und dann, sofern überhaupt berücksichtigt, die angeforderte Leistung, die gestellt werden soll. Damit wird den einzelnen Kriterien eine Priorität zugeordnet, in deren Reihenfolge diese, falls eine Einschränkung der geforderten Leistung nötig ist, berücksichtigt werden. Die gewählte Reihenfolge gibt dabei die Wichtigkeit hinsichtlich der Sicherheit des Fahrzeugs bzw. dessen Betriebs wieder.
• Vorteilhafterweise wird die auf Anforderung mittels der wenigstens zwei Antriebseinheiten auf die zwei Achsen verteilte, zu stellende Leistung basierend auf einem elektrischen Horizont ermittelt. Unter einem solchen elektrischen Horizont sind dabei insbesondere aufgrund verschiedener Sensoren oder anderweitig erfasste oder ermittelte Daten über den zukünftigen Verlauf der zu fahrenden Strecke zu verstehen. Auf diese Weise ist es also möglich, die zu stellende Leistung noch genauer zu ermitteln.
• Eine erfindungsgemäße Recheneinheit, z.B. ein Steuergerät eines Fahrzeugs, ist, insbesondere programmtechnisch, dazu eingerichtet, ein erfindungsgemäßes Verfahren durchzuführen.
• Auch die Implementierung des Verfahrens in Form eines Computerprogramms ist vorteilhaft, da dies besonders geringe Kosten verursacht, insbesondere wenn ein ausführendes Steuergerät noch für weitere Aufgaben genutzt wird und daher ohnehin vorhanden ist. Geeignete Datenträger zur Bereitstellung des Computerprogramms sind insbesondere magnetische, optische und elektrische Speicher, wie z.B. Festplatten, Flash-Speicher, EEPROMs, DVDs u.a.m. Auch ein Download eines Programms über Computernetze (Internet, Intranet usw.) ist möglich.
• Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.
• Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispiels in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben.
• Kurze Beschreibung der Zeichnungen
• 1 zeigt schematisch ein Fahrzeug, bei dem ein erfindungsgemäßes Verfahren durchführbar ist.
• 2 zeigt ein Diagramm zur Veranschaulichung eines erfindungsgemäßen Verfahrens in einer bevorzugten Ausführungsform.
• 3a und 3b zeigen ein stellbares Drehmoment bei erfindungsgemäßen Verfahren in verschiedenen bevorzugten Ausführungsformen.
• Ausführungsform(en) der Erfindung
• In 1 ist schematisch ein als Hybrid-Fahrzeug 100 ausgebildetes Fahrzeug dargestellt, bei dem ein erfindungsgemäßes Verfahren durchführbar ist. Das Hybrid-Fahrzeug 100 weist beispielhaft drei Antriebseinheiten, nämlich eine Brennkraftmaschine 130 und zwei elektrische Maschinen 140 und 145 auf.
• Die Brennkraftmaschine 130 und die elektrische Maschine 140 sind einer Achse 110 zugeordnet und mit dieser drehmomentwirksam verbunden bzw. verbindbar. Aufgrund der Brennkraftmaschine 130, die der Achse 110 zugeordnet ist, wird die Achse 110 auch als Primärachse bezeichnet.
• Die elektrische Maschine 145 ist der Achse 120 zugeordnet bzw. sie ist mit dieser drehmomentwirksam verbunden bzw. verbindbar. Entsprechend wird die Achse 120 auch als Sekundärachse bezeichnet. Für die elektrischen Maschinen 140 und 145 ist jeweils ein geeigneter Inverter 151 bzw. 152 vorgesehen, über welchen die elektrischen Maschinen jeweils an eine Batterie 150 angebunden sind. Die Batterie 150 stellt dabei ein Energieversorgungssystem oder zumindest einen Teil davon dar.
• Weiterhin ist eine als Steuergerät ausgebildete Recheneinheit 180 vorgesehen, mittels welcher die Antriebseinheiten ansteuerbar sind, und auf welcher entsprechend ein erfindungsgemäßes Verfahren durchführbar ist.
• Bei einem solchen Fahrzeug ist nun die maximal mögliche, von einem Fahrer anforderbare Leistung für eine vorgebebene Aufteilung der stellbaren Leistung auf die beiden Achsen durch die insgesamt durch die drei Antriebseinheiten zusammen lieferbare Leistung gegeben. Die optimale Achsverteilung für die maximale Leistung kann dabei anhand folgender Gleichungen ermittelt werden: $$A_{\text{max},\text{up},\text{lim}}=\frac{P_{Br,\text{max}}+\text{min}\left(P_{EM\mathrm{1,}\text{max}},P_{Batt,\text{max}}\right)}{P_{Br,\text{max}}+\text{min}\left(\left(P_{EM\mathrm{1,}\text{max}}+P_{EM\mathrm{2,}\text{max}}\right),P_{Batt,\text{max}}\right)},$$

  

  $$A_{\text{max},\text{low},\text{lim}}=1-\frac{\text{min}\left(P_{EM\mathrm{2,}\text{max}},P_{Batt,\text{max}}\right)}{P_{Br,\text{max}}+\text{min}\left(\left(P_{EM\mathrm{1,}\text{max}}+P_{EM\mathrm{2,}\text{max}}\right),P_{Batt,\text{max}}\right)}.$$

  
• Dabei geben A_max,up,lim und A_max,low,lim die obere bzw. die untere Grenze für einen Anteil der Leistung an der Primärachse im optimalen Fall an. Mit P_Br,max wird hierbei eine maximale, (mechanisch) von der Brennkraftmaschine stellbare Leistung, mit P_EM1,max und P_EM2,max entsprechend eine maximale, (mechanisch) von der elektrischen Maschine der Primärachse bzw. der Sekundärachse stellbare Leistung angegeben. Mit P_Batt,max wird die maximal von der Batterie bzw. dem Energiespeichersystem stellbare Leistung angegeben.
• Wenn diese beiden Werte für die Anteile gleich sind, so kommen aus elektrischer Sicht die Grenzen letztlich von den elektrischen Maschinen mit ihren (mechanischen) maximal stellbaren Leistungen. Falls sie verschiedenen sind, kommen die Grenzen von der Batterie.
• Die maximal mögliche, von einem Fahrer anforderbare Leistung für einen vorgegebenen Bereich der Achsaufteilung der Leistung zwischen den beiden Achsen kann dann wie folgt ermittelt werden:
• Wenn der vorgegebene maximale Anteil A_max kleiner oder gleich der unteren Grenze im optimalen Fall, A_max,low,lim, ist, oder wenn der vorgegebene minimale Anteil A_min größer oder gleich der oberen Grenze im optimalen Fall, A_max,up,lim, ist, dann erhält man die maximal mögliche, von einem Fahrer anforderbare Leistung als $$P_{dem,\text{max}}=\text{max}\left(P_{\text{max}\text{,A}\text{,max}},P_{\text{max}\text{,A}\text{,min}}\right)$$

  

  mit $$P_{\text{max},\text{A},\text{max}}=\text{min}\left(\frac{P_{\text{Br},\text{max}}+P_{EM\mathrm{1,}\text{max}}}{A_{\text{max}}},\frac{P_{EM\mathrm{2,}\text{max}}}{1-A_{\text{max}}}\right)\text{und}$$

  

  $$P_{\text{max},\text{A},\text{min}}=\text{min}\left(\frac{P_{Br,\text{max}}+P_{EM\mathrm{1,}\text{max}}}{A_{\text{min}}},\frac{P_{EM\mathrm{2,}\text{max}}}{1-A_{\text{min}}}\right).$$

  
• Andernfalls ergibt sich: $$P_{dem,\text{max}}=P_{Br,\text{max}}+\text{min}\left(P_{EM\mathrm{1,}\text{max}}+P_{EM\mathrm{2,}\text{max}},P_{Batt,\text{max}}\right).$$

  
• Mit A_max und A_min sind dabei die eingangs bereits erwähnten Aufteilungen bezeichnet. Die minimal mögliche, von einem Fahrer anforderbare Leistung für eine vorgegebene Aufteilung der stellbaren Leistung auf die beiden Achsen ist durch die insgesamt durch die drei Antriebseinheiten zusammen aufnehmbare (negative) Leistung gegeben. Die optimale Achsverteilung für die minimale Leistung kann dabei anhand folgender Gleichungen ermittelt werden: $$A_{\text{min},\text{up},\text{lim}}=\frac{P_{Br,\text{min}}+\text{max}\left(P_{\text{EM}\mathrm{1,}\text{max}},P_{Batt,\text{in}}\right)}{P_{Br,\text{min}}+\text{max}\left(\left(P_{EM\mathrm{1,}\text{min}}+P_{EM\mathrm{2,}\text{min}}\right),P_{Batt,\text{min}}\right)},$$

  

  $$A_{\text{min}\text{,low}\text{,lim}}=1-\frac{\text{max}\left(P_{\text{EM}\mathrm{2,}\text{min}},P_{Batt,\text{min}}\right)}{P_{Br,\text{min}}+\text{min}\left(\left(P_{EM\mathrm{1,}\text{min}}+P_{EM\mathrm{2,}\text{min}}\right),P_{Batt,\text{min}}\right)}.$$

  
• Hierbei sind im Vergleich zur entsprechenden Achsverteilung für eine maximal stellbare Leistung, wie oben angegeben, die entsprechenden Werte ersetzt durch Werte für die negative Leistung, hier durch ein „min“ im Index.
• Entsprechend kann die minimal mögliche, von einem Fahrer anforderbare Leistung für einen vorgegebenen Bereich der Achsaufteilung der Leistung zwischen den beiden Achsen dann wie folgt ermittelt werden:
• Wenn der vorgegebene maximale Anteil A_max kleiner oder gleich der unteren Grenze im optimalen Fall, A_min,low,lim, ist, oder wenn der vorgegebene minimale Anteil A_min größer oder gleich der oberen Grenze im optimalen Fall, A_min,up,lim, ist, dann erhält man die minimal mögliche, von einem Fahrer anforderbare Leistung als $$P_{dem,\text{min}}=\text{min}\left(P_{\text{min},A,\text{max}},P_{\text{min},A,\text{min}}\right)$$

  

  mit $$P_{\text{min},\text{A},\text{max}}=\text{max}\left(\frac{P_{Br,\text{min}}+P_{EM\mathrm{1,}\text{min}}}{A_{\text{max}}},\frac{P_{EM\mathrm{2,}\text{min}}}{1-A_{\text{max}}}\right)$$

  

  und $$P_{\text{min},\text{A},\text{min}}=\text{min}\left(\frac{P_{\text{Br},\text{min}}+P_{EM\mathrm{1,}\text{min}}}{A_{\text{min}}},\frac{P_{EM\mathrm{2,}\text{min}}}{1-A_{\text{min }}}\right).$$

  
• Andernfalls ergibt sich: $$P_{dem,\text{min}}=P_{\text{Br},\text{min}}+P_{EM\mathrm{1,}\text{min}}+P_{EM\mathrm{2,}\text{min}}.$$

  
• Eine ggf. begrenzte, angeforderte Leistung ergibt sich damit dann zu $$P_{dem,\text{lim}}=\text{min}\left(\text{max}\left(P_{dem},P_{dem,\text{min}}\right),P_{dem,\text{max}}\right),$$

  

  wobei mit P_dem die tatsächlich angeforderte Leistung angegeben ist.
• Es kann also sein, dass die tatsächlich angeforderte Leistung mit dem gesamten, für die Achsaufteilung vorgegebenen - und damit zur Verfügung stehenden - Bereich nicht erfüllt bzw. gestellt werden kann. Für den Fall, dass die begrenzte, angeforderte Leistung, P_dem,lim, kleiner ist als die maximale, anforderbare Leistung, P_dem,max, ergibt sich eine Achsverteilung als $$A_{\text{max},dem}=A_{\text{max}\text{,}dem,unl}.$$

  
• Andernfalls ergibt sich: $$A_{\text{max},dem}=\text{max}\left(\text{min}\left(A_{\text{max},\text{dem},\text{unl}},A_{\text{max},\text{up},\text{lim}}\right),A_{\text{min}}\right).$$

  
• Dabei gibt A_max,dem,unl eine Achsverteilung im Falle einer nicht begrenzten, angeforderten Leistung an, mit: $$A_{\text{max},}{}_{dem,unl}=\text{min}\left(\text{max}\left(\frac{P_{\text{Br},\text{max}}+P_{EM\mathrm{1,}\text{max}}}{P_{dem,\text{lim}}},\frac{P_{Br,\text{min}}+P_{EM\mathrm{1,}\text{min}}}{P_{dem,\text{lim}}}\right),A_{\text{max}}\right).$$

  
• Für den Fall, dass die begrenzte, angeforderte Leistung, P_dem,lim, größer ist als die minimale, anforderbare Leistung, P_dem,min, ergibt sich eine Achsverteilung als $$A_{\text{min}}{{}_{,}}_{dem}=A_{\text{min},dem,unl}.$$

  
• Andernfalls ergibt sich: $$A_{\text{min},dem}=\text{min}\left(\text{max}\left(A_{\text{min},\text{dem},\text{unl}},A_{\text{min},\text{low},\text{lim}}\right),A_{\text{max}}\right).$$

  
• Dabei gibt A_min,dem,unl eine Achsverteilung im Falle einer nicht begrenzten, angeforderten Leistung an, mit: $$A_{\text{max},dem,unl}=\text{max}\left(\text{min}\left(1-\frac{P_{EM\mathrm{2,}\text{max}}}{P_{dem,\text{lim}}}\mathrm{,1}-\frac{P_{EM\mathrm{2,}\text{min}}}{P_{dem,\text{lim}}}\right),A_{\text{min}}\right).$$

  
• Weiterhin lässt sich eine maximale, von der Brennkraftmaschine bereitzustellende Leistung für einen vorgegebenen Bereich einer Achsverteilung wie folgt ermitteln: $$P_{Br,\text{max}}{{}_{,}}_{dem}=\text{max}\left(P_{Br,\text{lim}}{{}_{,}}_{\text{max},\text{A},\text{max},\text{dem}},P_{Br,\text{lim}}{{}_{,}}_{\text{max},\text{A},\text{min},\text{dem}},P_{Br,\text{min}}\right),$$

  

  mit $$P_{Br,\text{lim}}{{}_{,}}_{\text{max},\text{A},\text{max},\text{dem}}=\text{min}\left(\begin{array}{l}{P}_{Br,\text{max}},\left({\text{A}}_{\text{max}}\cdot P_{dem,\text{lim}}\right)-\hfill \\ \text{max}\left(P_{EM\mathrm{1,}\text{min}},\left(P_{Batt,\text{min}}-\left(1-{\text{A}}_{\text{max},dem}\right)\cdot P_{dem,\text{lim}}\right)\right)\hfill \end{array}\right)$$

  

  und $$P_{Br,\text{lim}}{{}_{,}}_{\text{max},\text{A},\text{min},\text{dem}}=\text{min}\left(\begin{array}{l}{P}_{Br,\text{max}},\left({\text{A}}_{\text{min}}\cdot P_{dem,\text{lim}}\right)-\hfill \\ \text{max}\left(P_{EM\mathrm{1,}\text{min}},\left(P_{Batt,\text{min}}-\left(1-{\text{A}}_{\text{max},dem}\right)\cdot P_{dem,\text{lim}}\right)\right)\hfill \end{array}\right).$$

  
• Entsprechend ergibt sich eine minimale, von der Brennkraftmaschine bereitzustellende Leistung für einen vorgegebenen Bereich einer Achsverteilung wie folgt: $$P_{Br,\text{min}}{{}_{,}}_{dem}=\text{min}\left(P_{Br,\text{lim}}{{}_{,}}_{\text{min},\text{A},\text{max},\text{dem}},P_{Br,\text{lim}}{{}_{,}}_{\text{min},\text{A},\text{min},\text{dem}},P_{Br,\text{max}}\right),$$

  

  mit $$P_{Br,\text{lim}}{{}_{,}}_{\text{min},\text{A},\text{max},\text{dem}}=\text{min}\left(\begin{array}{l}{P}_{Br,\text{min}},\left({\text{A}}_{\text{max}}\cdot P_{dem,\text{lim}}\right)-\hfill \\ \text{min}\left(P_{EM\mathrm{1,}\text{max}},\left(P_{Batt,\text{max}}-\left(1-{\text{A}}_{\text{max},dem}\right)\cdot P_{dem,\text{lim}}\right)\right)\hfill \end{array}\right)$$

  

  und $$P_{Br,\text{lim}}{{}_{,}}_{\text{min},\text{A},\text{min},\text{dem}}=\text{max}\left(\begin{array}{l}{P}_{Br,\text{min}},\left({\text{A}}_{\text{min}}\cdot P_{dem,\text{lim}}\right)-\hfill \\ \text{min}\left(P_{EM\mathrm{1,}\text{max}},\left(P_{Batt,\text{max}}-\left(1-{\text{A}}_{\text{min},dem}\right)\cdot P_{dem,\text{lim}}\right)\right)\hfill \end{array}\right).$$

  
• Weiterhin kann eine maximale Leistung, die dem Energieversorgungssystem bzw. der Batterie für einen vorgegebenen Bereich einer Achsverteilung zugeführt werden kann, wie folgt ermittelt werden: $$P_{Batt,\text{max}}{{}_{,}}_{char}=\text{max}\left(\left(P_{Br,\text{max}}{{}_{,}}_{dem}-P_{dem,\text{lim}}\right),P_{Batt,\text{min}}\right).$$

  
• Falls eine berechnete, maximale Leistung, die der Batterie zugeführt werden kann, ein positives Vorzeichen hat, bedeutet dies, dass die Batterie entladen würde. Ein negatives Vorzeichen bedeutet, dass die Batterie geladen würde.
• Eine minimale Leistung, die von dem Energieversorgungssystem bzw. der Batterie für einen vorgegebenen Bereich einer Achsverteilung bereitgestellt werden kann, kann wie folgt ermittelt werden: $$P_{Batt,\text{max}}{{}_{,}}_{\text{disch}}=\text{min}\left(\left(P_{Br,\text{min}}{{}_{,}}_{dem}-P_{dem,\text{lim}}\right),P_{Batt,\text{max}}\right).$$

  
• Weiterhin kann eine maximale Leistung, die von den elektrischen Maschinen zusammen bereitgestellt werden kann, für einen vorgegebenen Bereich einer Achsverteilung, wie folgt ermittelt werden: $$P_{EM,\text{max}}=P_{dem,\text{lim}}-P_{\text{Br},\text{min},\text{dem}}.$$

  
• Ein minimaler Wert hierfür ergibt sich entsprechend über: $$P_{EM,\text{min}}=P_{dem,\text{lim}}-P_{Br,\text{max}}{{}_{,}}_{dem}.$$

  
• Mit den angeführten Gleichungen lässt sich also ein Algorithmus bilden, mit dem sich unter aktuellen Bedingungen immer eine optimale, stellbare Leistung bzw. ein stellbares Drehmoment ermittelt lässt.
• In 2 ist dies anhand eines Diagramms veranschaulicht. Hier ist zunächst eine tatsächlich angeforderte Leistung P_dem (die einem angeforderten Drehmoment entspricht), gezeigt. Beispielsweise können dies 100 kW sein. Dies ergäbe mit einem Bereich B für die Achsaufteilung zwischen 40 kW und 60 kW für die Primärachse (berechnet mit einem A_max von 0,6 und einem A_min von 0,4).
• Für die Sekundärachse ergibt diese Achsaufteilung (1-B) also einen Bereich von zwischen 60 kW und 40 kW. Wenn nun zudem die elektrische Maschine der Sekundärachse maximal eine Leistung P_EM2,max von beispielsweise 30 kW (bzw. ein entsprechendes Drehmoment) bereitstellen kann, so können an der Sekundärachse also maximal 30 kW bereitgestellt werden, was mit dem Bereich für die Achsaufteilung an der Primärachse maximal einen Wert von 45 kW ermöglicht, um in dem Bereich zwischen A_max und A_min zu bleiben, bzw. insgesamt maximal 75 kW, hier mit P_dem,lim bezeichnet.
• In den 3a und 3b ist jeweils eine stellbare Leistung bei Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens in verschiedenen bevorzugten Ausführungsformen dargestellt. Hierzu ist eine Leistung P über eine Achsaufteilung A in Bezug auf die Primärachse aufgetragen.
• In 3a werden als Beispiel zwei elektrische Maschinen, die je maximal 150 kW Leistung aufnehmen können, eine Batterie, die maximal 200 kW Leistung aufnehmen kann, und eine Brennkraftmaschine, die maximal 20 kW Leistung aufnehmen kann, verwendet. Mit P₁ ist nun die minimale Leistung an der Primärachse, mit P₂ die minimale Leistung an der Sekundärachse und mit P₃ die insgesamt minimale stellbare Leistung, jeweils unter Einhaltung der entsprechenden Aufteilung der minimalen Leistung auf die Achsen, bezeichnet. Der flache Bereich für die insgesamt minimal stellbare Leistung ergibt sich aus der Summe der Leistungen von Batterie und Brennkraftmaschine.
• In 3a werden als Beispiel zwei elektrische Maschinen mit je maximal 150 kW Leistung, eine Batterie mit maximal 200 kW Leistung und eine Brennkraftmaschine mit maximal 120 kW Leistung verwendet. Mit P₁ ist nun die maximale Leistung an der Primärachse, mit P₂ die maximale Leistung an der Sekundärachse und mit P₃ die insgesamt maximale stellbare Leistung, jeweils unter Einhaltung der entsprechenden Aufteilung der maximalen Leistung auf die Achsen, bezeichnet. Der flache Bereich für die insgesamt maximale stellbare Leistung ergibt sich aus der Summe der maximalen Leistungen von Batterie und Brennkraftmaschine.
• An diesen Beispielen ist zu sehen, dass je nach Leistung der jeweiligen Antriebseinheiten und je nach Achsaufteilung nicht immer das Maximum an Leistung gestellt werden kann.

Claims (10)

1. Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugs (100) mit wenigstens zwei Antriebseinheiten (130, 140, 145), wovon wenigstens eine als elektrische Maschine (140, 145) ausgebildet ist, zwei antreibbaren Achsen (110, 120), denen jeweils wenigstens eine der Antriebseinheiten zugeordnet ist, und einem Energiespeichersystem (150) für die wenigstens eine elektrische Maschine (140, 145), wobei auf Anforderung automatisch mittels der wenigstens zwei Antriebseinheiten (130, 140, 145) eine auf die zwei Achsen (110, 120) verteilte Leistung basierend auf mehreren Kriterien gestellt und bei Bedarf begrenzt wird, wobei die mehreren Kriterien eine betragsmäßig maximal von den einzelnen Antriebseinheiten (130, 140, 145) stellbare Leistung, eine vorgegebene, von dem Energiespeichersystem (150) maximal stellbare oder aufnehmbare Leistung, und einen vorgegebenen Bereich (B) für die Aufteilung der Leistung auf die zwei Achsen (110, 120) umfassen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die mehreren Kriterien bei der Ermittlung der zu stellenden Leistung in der folgenden Reihenfolge berücksichtigt werden: die maximal von den einzelnen Antriebseinheiten (130, 140, 145) stellbare Leistung, die vorgegebene, von dem Energiespeichersystem (150) maximal stellbare oder aufnehmbare Leistung, und der vorgegebene Bereich (B) für die Aufteilung der Leistung auf die zwei Achsen (110, 120).
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die mehreren Kriterien weiterhin eine angeforderte Leistung, die gestellt werden soll, umfassen.
4. Verfahren nach Anspruch 2 und 3, wobei die mehreren Kriterien bei der Ermittlung der zu stellenden Leistung in der folgenden Reihenfolge berücksichtigt werden: die maximal von den einzelnen Antriebseinheiten (130, 140, 145) stellbare Leistung, die vorgegebene, von dem Energiespeichersystem (150) maximal stellbare oder aufnehmbare Leistung, der vorgegebene Bereich (B) für die Aufteilung der Leistung auf die zwei Achsen (110, 120), und die angeforderte Leistung, die gestellt werden soll.
5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei von den wenigstens zwei Antriebseinheiten (130, 140, 145) weiterhin eine Antriebseinheit als Brennkraftmaschine (130) ausgebildet ist, die der anderen Achse (110) als die elektrische Maschine zugeordnet ist.
6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei das Fahrzeug (100) wenigstens drei Antriebseinheiten (130, 140, 145) aufweist, wovon wenigstens zwei als elektrische Maschinen (140, 145) ausgebildet sind, die unterschiedlichen Achsen zugeordnet sind.
7. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die auf Anforderung mittels der wenigstens zwei Antriebseinheiten (130, 140, 145) auf die zwei Achsen (110, 120) verteilte, zu stellende Leistung basierend auf einem elektrischen Horizont ermittelt wird.
8. Recheneinheit (180), die dazu eingerichtet ist, ein Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche durchzuführen.
9. Computerprogramm, das eine Recheneinheit (180) dazu veranlasst, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7 durchzuführen, wenn es auf der Recheneinheit (180) ausgeführt wird.
10. Maschinenlesbares Speichermedium mit einem darauf gespeicherten Computerprogramm nach Anspruch 9.

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