DE102018121884A1

DE102018121884A1 - Method for charging a battery of a vehicle and vehicle

Info

Publication number: DE102018121884A1
Application number: DE102018121884.2A
Authority: DE
Inventors: Alexander Weß
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2018-09-07
Filing date: 2018-09-07
Publication date: 2020-03-12

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufladen einer Batterie (10) eines Fahrzeugs (1) durch eine externe Stromzuführung (51), das Fahrzeug (1) zumindest aufweisend eine Batterie (10), eine erste Elektromaschine (20), zumindest eine zweite Elektromaschine (30), eine Verbindungsvorrichtung (12) zum Verbinden des Fahrzeugs (1) mit der externen Stromzuführung (51) sowie ein elektrisches Leitungssystem zum kontrollierten Verbinden der elektrischen Komponenten (10, 12, 20, 30) des Fahrzeugs (1), wobei die erste Elektromaschine (20) wenigstens motorisch und die zumindest eine zweite Elektromaschine (30) wenigstens generatorisch betreibbar sind und die Verbindungsvorrichtung (12) mit der externen Stromzuführung (51) verbunden ist. Ferner betrifft die Erfindung ein Fahrzeug (1) mit Elektroantrieb, das Fahrzeug (1) zumindest aufweisend eine Batterie (10), eine erste Elektromaschine (20), zumindest eine zweite Elektromaschine (30), eine Verbindungsvorrichtung (12) zum Verbinden des Fahrzeugs (1) mit einer externen Stromzuführung (51) sowie ein elektrisches Leitungssystem (11) zum kontrollierten Verbinden der elektrischen Komponenten (10, 12, 20, 30) des Fahrzeugs (1), wobei die erste Elektromaschine (20) wenigstens motorisch und die zumindest eine zweite Elektromaschine (30) wenigstens generatorisch betreibbar sind.

The invention relates to a method for charging a battery (10) of a vehicle (1) by means of an external power supply (51), the vehicle (1) having at least one battery (10), a first electric machine (20) and at least a second electric machine (30), a connecting device (12) for connecting the vehicle (1) to the external power supply (51) and an electrical line system for the controlled connection of the electrical components (10, 12, 20, 30) of the vehicle (1), the first electric machine (20) can be operated at least by motor and the at least one second electric machine (30) can be operated at least as a generator and the connecting device (12) is connected to the external power supply (51). The invention further relates to a vehicle (1) with an electric drive, the vehicle (1) at least having a battery (10), a first electric machine (20), at least a second electric machine (30), a connecting device (12) for connecting the vehicle ( 1) with an external power supply (51) and an electrical line system (11) for the controlled connection of the electrical components (10, 12, 20, 30) of the vehicle (1), the first electric machine (20) being at least motorized and the at least one second electric machine (30) can be operated at least as a generator.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufladen einer Batterie eines Fahrzeugs durch eine externe Stromzuführung, das Fahrzeug zumindest aufweisend eine Batterie, eine erste Elektromaschine, zumindest eine zweite Elektromaschine, eine Verbindungsvorrichtung zum Verbinden des Fahrzeugs mit der externen Stromzuführung sowie ein elektrisches Leitungssystem zum kontrollierten Verbinden der elektrischen Komponenten des Fahrzeugs, wobei die erste Elektromaschine wenigstens motorisch und die zumindest eine zweite Elektromaschine wenigstens generatorisch betreibbar sind. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein Fahrzeug mit Elektroantrieb, das Fahrzeug zumindest aufweisend eine Batterie, eine erste Elektromaschine, zumindest eine zweite Elektromaschine, eine Verbindungsvorrichtung zum Verbinden des Fahrzeugs mit einer externen Stromzuführung sowie ein elektrisches Leitungssystem zum kontrollierten Verbinden der elektrischen Komponenten des Fahrzeugs, wobei die erste Elektromaschine wenigstens motorisch und die zumindest eine zweite Elektromaschine wenigstens generatorisch betreibbar sind.The present invention relates to a method for charging a battery of a vehicle by an external power supply, the vehicle at least having a battery, a first electric machine, at least a second electric machine, a connecting device for connecting the vehicle to the external power supply, and an electrical line system for controlled connection of the electrical components of the vehicle, wherein the first electric machine can be operated at least by a motor and the at least one second electric machine can be operated at least by a generator. Furthermore, the present invention relates to a vehicle with an electric drive, the vehicle at least having a battery, a first electric machine, at least a second electric machine, a connecting device for connecting the vehicle to an external power supply and an electrical line system for the controlled connection of the electrical components of the vehicle, wherein the first electric machine can be operated at least as a motor and the at least one second electric machine can be operated at least as a generator.

Fahrzeuge mit Elektroantrieb sind in der modernen Technik grundsätzlich bekannt. Derartige Fahrzeuge weisen zumeist eine Batterie auf, die für eine Fortbewegung des Fahrzeugs notwendige elektrische Energie bereitstellt. Für dieses Bereitstellen muss die Batterie ihrerseits wiederum mit elektrischer Energie versorgt beziehungsweise aufgeladen werden. Im Stand der Technik sind Fahrzeuge bekannt, die auch während der Fahrt kontaktierend und/oder kontaktfrei mit einer externen Stromzuführung verbindbar sind, einerseits um den Elektroantrieb des jeweiligen Fahrzeugs mit elektrischer Energie zu versorgen und gleichzeitig auch um die im Fahrzeug vorhandene Batterie aufzuladen. Bekannte Beispiele für derartige Fahrzeuge sind beispielsweise Fahrzeuge, die mit einer Oberleitung verbindbar sind, insbesondere beispielsweise O-Busse, Trambahnen und/oder andere bevorzugt schienengebundene Triebwagen . Durch die vorhandene Batterie können auch Fahrten ohne vorhandene externe Stromzuführung durchgeführt werden. Entsprechende Ladekonzepte sind beispielsweise aus der DE 10 2012 018 010 A1 und der EP 1 472 112 B1 bekannt. Eine weitere Möglichkeit, um ein Fehlen einer externen Stromzuführung zu kompensieren, stellt das Vorhandensein einer zusätzlichen Verbrennungskraftmaschine dar, die im Zusammenwirken mit einem Generator die zur Fortbewegung des Fahrzeugs nötige elektrische Energie erzeugen kann, siehe beispielsweise die DE 10 2009 008 549 A1 .Vehicles with an electric drive are generally known in modern technology. Such vehicles usually have a battery that provides the electrical energy necessary for locomotion of the vehicle. For this provision, the battery in turn has to be supplied with electrical energy or charged. Vehicles are known in the prior art which can also be connected in a contacting and / or contact-free manner to an external power supply while driving, on the one hand to supply the electric drive of the respective vehicle with electrical energy and at the same time to charge the battery present in the vehicle. Known examples of such vehicles are, for example, vehicles that can be connected to an overhead line, in particular, for example, trolleybuses, trams and / or other preferably rail-bound railcars. Thanks to the existing battery, journeys can also be carried out without an external power supply. Corresponding charging concepts are, for example, from the DE 10 2012 018 010 A1 and the EP 1 472 112 B1 known. Another possibility to compensate for a lack of an external power supply is the presence of an additional internal combustion engine which, in cooperation with a generator, can generate the electrical energy required for the vehicle to move, see for example the DE 10 2009 008 549 A1 .

Bei derartig bekannten Fahrzeugen wird das Laden der Batterie zumeist über einen Stromwandler, bei durch die externe Stromzuführung bereitgestelltem Gleichstrom insbesondere einem Gleichstromwandler (DC/DC-Wandler), durchgeführt. Dabei ist es erforderlich oder zumindest vorteilhaft, dass die Leistungsklasse des Stromwandlers der zu erwartenden oder gewünschten maximalen Ladeleistung der Batterie entspricht. Um ein Laden der Batterie in der zu erwartenden oder gewünschten Leistung bereitstellen zu können, ist eine entsprechend große Dimensionierung des Stromwandlers, insbesondere hinsichtlich seiner Leistungsklasse, erforderlich. Derartig groß dimensionierte Stromwandler weisen jedoch Nachteile hinsichtlich ihrer Größe auf, insbesondere sowohl hinsichtlich des benötigten Bauraumbedarfs als zum Beispiel auch hinsichtlich eines Gewichts eines derartig groß ausgelegten Stromwandlers. So kann es im Stand der Technik vorkommen, dass Batterien, die selbst eine maximale Ladeleistung von bis zu 100 kW aufweisen, beim Laden auf die Leistungen eines entsprechend dimensionierten Stromwandlers beschränkt sind, die beispielsweise 30 kW oder weniger betragen kann.In such known vehicles, the charging of the battery is usually carried out via a current converter, in particular with a direct current provided by the external current supply, in particular a direct current converter (DC / DC converter). It is necessary or at least advantageous that the power class of the current transformer corresponds to the expected or desired maximum charging power of the battery. In order to be able to provide charging of the battery in the expected or desired output, a correspondingly large dimensioning of the current transformer is required, in particular with regard to its performance class. However, current transformers of such a large size have disadvantages with regard to their size, in particular both with regard to the space requirement and, for example, also with regard to the weight of such a large current transformer. In the prior art it can happen that batteries, which themselves have a maximum charging power of up to 100 kW, are limited to the power of a correspondingly dimensioned current transformer when charging, which can be, for example, 30 kW or less.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die oben beschriebenen Nachteile im Stand der Technik zumindest teilweise zu beheben. Insbesondere ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Aufladen einer Batterie eines Fahrzeugs durch eine externe Stromzuführung sowie ein Fahrzeug mit Elektroantrieb bereitzustellen, die in besonders einfacher und kostengünstiger Art und Weise ermöglichen, ein Aufladen einer Batterie eines Fahrzeugs mit Elektroantrieb zu verbessern, wobei insbesondere ein Ausnützen der durch eine externe Stromzuführung bereitgestellten elektrischen Leistung verbessert werden kann.It is therefore an object of the present invention to at least partially remedy the disadvantages described above in the prior art. In particular, it is an object of the invention to provide a method for charging a battery of a vehicle by an external power supply and a vehicle with an electric drive, which enable the charging of a battery of a vehicle with an electric drive to be improved in a particularly simple and cost-effective manner, in particular exploitation of the electrical power provided by an external power supply can be improved.

Die voranstehende Aufgabe wird durch die Patentansprüche gelöst. Insbesondere wird die Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zum Aufladen einer Batterie eines Fahrzeugs durch eine externe Stromzuführung gemäß den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1. Ferner wird die Aufgabe gelöst durch ein Fahrzeug mit Elektroantrieb mit den Merkmalen des nebengeordneten Anspruchs 4. Weitere Vorteile und Details der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Fahrzeug und jeweils umgekehrt, sodass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird beziehungsweise werden kann.The above object is solved by the claims. In particular, the object is achieved by a method for charging a battery of a vehicle by an external power supply according to the features of independent claim 1. Furthermore, the object is achieved by a vehicle with an electric drive having the features of independent claim 4. Further advantages and details of the invention result from the subclaims, the description and the drawings. Features and details that are described in connection with the method according to the invention apply, of course, also in connection with the vehicle according to the invention and vice versa, so that with respect to the disclosure of the individual aspects of the invention, reference is always made or can be made to one another.

Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zum Aufladen einer Batterie eines Fahrzeugs durch eine externe Stromzuführung, das Fahrzeug zumindest aufweisend eine Batterie, eine erste Elektromaschine, zumindest eine zweite Elektromaschine, eine Verbindungsvorrichtung zum Verbinden des Fahrzeugs mit der externen Stromzuführung sowie ein elektrisches Leitungssystem zum kontrollierten Verbinden der elektrischen Komponenten des Fahrzeugs, wobei die erste Elektromaschine wenigstens motorisch und die zumindest eine zweite Elektromaschine wenigstens generatorisch betreibbar sind und die Verbindungsvorrichtung mit der externen Stromzuführung verbunden ist. Ein erfindungsgemäßes Verfahren ist durch folgende Schritte gekennzeichnet:

a) Erkennen eines Vortriebbedarfs des Fahrzeugs kleiner als eine maximal durch die erste Elektromaschine bereitstellbare Maximalvortriebsleistung,
b) motorisches Betreiben der ersten Elektromaschine zum Bereitstellen einer mechanischen Vortriebsleistung, wobei die Vortriebsleistung um einen Leistungsüberschuss größer ist als der in Schritt a) erkannte Vortriebsbedarf,
c) zumindest teilweises Zuführen des in Schritt b) erzeugten Leistungsüberschusses an die zumindest eine zweite Elektromaschine,
d) generatorisches Betreiben der zumindest einen zweiten Elektromaschine zum wenigstens teilweisen Umwandeln des in Schritt c) zugeführten Leistungsüberschusses in elektrische Ladeleistung, und
e) Laden der Batterie durch Zuführen der in Schritt d) erzeugten Ladeleistung.

According to a first aspect of the invention, the object is achieved by a method for charging a battery of a vehicle by an external power supply, the vehicle having at least one battery, a first electric machine, at least one second electrical machine, a connecting device for connecting the vehicle to the external power supply, and an electrical line system for controlled connection of the electrical components of the vehicle, the first electrical machine being operable at least by a motor and the at least one second electrical machine being able to be operated at least by a generator, and the connecting device being connected to the external one Power supply is connected. A method according to the invention is characterized by the following steps:

a) detection of a propulsion requirement of the vehicle less than a maximum propulsion power that can be provided by the first electric machine,
b) motorized operation of the first electric machine to provide a mechanical propulsive power, the propulsive power being greater by an excess of power than the propulsive requirement identified in step a),
c) at least partially supplying the excess power generated in step b) to the at least one second electric machine,
d) operating the at least one second electric machine as a generator for at least partially converting the excess power supplied in step c) into electrical charging power, and
e) Charging the battery by supplying the charging power generated in step d).

Durch ein erfindungsgemäßes Verfahren kann eine Batterie eines Fahrzeugs, insbesondere eine Batterie eines Fahrzeugs mit Elektroantrieb, aufgeladen werden. Ein erfindungsgemäßes Verfahren kann bevorzugt bei einem sich bewegenden Fahrzeug durchgeführt werden. Das Fahrzeug kann insbesondere mit einer externen Stromzuführung verbunden werden. Für diesen Zweck weist das Fahrzeug eine Verbindungsvorrichtung auf, die zum Verbinden des Fahrzeugs mit der elektrischen externen Stromzuführung vorgesehen und ausgebildet ist. Eine derartige elektrische Stromzuführung kann beispielsweise eine Oberleitung, aber auch eine insbesondere bodennah angeordnete Stromschiene sein. Das Fahrzeug weist insbesondere zumindest eine Batterie auf, durch welche die elektrische Energie bzw. Leistung für einen Antrieb des Fahrzeugs gespeichert und bereitgestellt werden kann. Eine erste und zumindest eine zweite Elektromaschine sind weitere Teile eines Fahrzeugs, die beim Ausführen eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Einsatz kommen. Über ein elektrisches Leitungssystem können die elektrischen Komponenten des Fahrzeugs, insbesondere die Batterie, die Elektromaschinen und die Verbindungsvorrichtung, verbunden werden. Die erste Elektromaschine kann wenigstens motorisch betrieben werden und damit für den eigentlichen Antrieb des Fahrzeugs eingesetzt werden. Die zumindest eine zweite Elektromaschine ist wenigstens generatorisch betreibbar, wodurch mit anderen Worten durch die zweite Elektromaschine mechanische Energie zumindest teilweise in elektrische Energie umwandelbar ist.By means of a method according to the invention, a battery of a vehicle, in particular a battery of a vehicle with an electric drive, can be charged. A method according to the invention can preferably be carried out on a moving vehicle. The vehicle can in particular be connected to an external power supply. For this purpose, the vehicle has a connecting device which is provided and designed for connecting the vehicle to the electrical external power supply. Such an electrical power supply can be, for example, an overhead line, but also a busbar arranged in particular close to the floor. In particular, the vehicle has at least one battery, by means of which the electrical energy or power for driving the vehicle can be stored and made available. A first and at least a second electric machine are further parts of a vehicle that are used when carrying out a method according to the invention. The electrical components of the vehicle, in particular the battery, the electrical machines and the connecting device, can be connected via an electrical line system. The first electric machine can be operated at least by a motor and can thus be used for the actual drive of the vehicle. The at least one second electric machine can be operated at least as a generator, which means that in other words, the second electric machine can at least partially convert mechanical energy into electrical energy.

Gemäß einem ersten Schritt a) eines erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein Vortriebbedarf des Fahrzeugs erkannt. Dies kann beispielsweise durch Auswerten von Eingaben eines Benutzers des Fahrzeugs erfolgen. Insbesondere wird in Schritt a) erkannt, dass der Vortriebbedarf kleiner ist, als eine maximal durch die erste Elektromaschine bereitstellbare Maximalvortriebsleistung. Mit anderen Worten muss durch die erste Elektromaschine somit zum Erfüllen des Vortriebbedarfs und zum entsprechenden Bereitstellen der angeforderten Vortriebsleistung weniger elektrische Leistung aufgenommen werden, als maximal möglich ist.According to a first step a) of a method according to the invention, a propulsion requirement of the vehicle is recognized. This can be done, for example, by evaluating inputs from a user of the vehicle. In particular, it is recognized in step a) that the need for propulsion is less than a maximum propulsive power that can be provided by the first electric machine. In other words, less electrical power must be consumed by the first electric machine than is possible to meet the propulsion requirement and to provide the requested propulsion power accordingly.

Dies wird im zweiten Schritt b) eines erfindungsgemäßen Verfahrens ausgenützt, in welchem die erste Elektromaschine motorisch betrieben wird, um eine mechanische Vortriebsleistung für einen Fahrbetrieb des Fahrzeugs bereitzustellen. Insbesondere wird diese mechanische Vortriebsleistung derart bereitgestellt, dass sie größer ist, insbesondere um einen Leistungsüberschuss größer ist, als der in Schritt a) erkannte Vortriebsbedarf. Mit anderen Worten wird im Schritt b) mehr mechanische Leistung durch die erste Elektromaschine aus der durch die externe Stromzuführung über die Verbindungsvorrichtung bereitgestellten elektrischen Leistung erzeugt, als für die Erfüllung des Vortriebbedarfs nötig ist. Insbesondere wird dafür durch die erste Elektromaschine auch mehr elektrische Leistung von der externen Stromzuführung durch die erste Elektromaschine aufgenommen und umgewandelt, insbesondere in mechanische Leistung umgewandelt.This is used in the second step b) of a method according to the invention, in which the first electric machine is operated by a motor in order to provide a mechanical propulsive power for driving the vehicle. In particular, this mechanical propulsion power is provided in such a way that it is greater, in particular by an excess of power, than the propulsion requirement identified in step a). In other words, in step b), more mechanical power is generated by the first electric machine from the electric power provided by the external power supply via the connecting device than is necessary to meet the driving requirements. In particular, the first electric machine also consumes and converts more electrical power from the external power supply through the first electric machine, in particular converts it to mechanical power.

Dadurch wird im nächsten Schritt c) ermöglicht, diesen Leistungsüberschuss an mechanischer Leistung zumindest teilweise, bevorzugt vollständig, der zumindest einen zweiten Elektromaschine zuzuführen. Erneut sei darauf hingewiesen, dass der Vortriebsbedarf des Fahrzeugs dennoch vollständig abgedeckt werden kann, da der Leistungsüberschuss im Schritt b) derart erzeugt wird, dass er den Teil der durch die erste Elektromaschine erzeugten mechanischen Vortriebsleistung darstellt, der größer ist, als für die Erfüllung des Vortriebbedarfs benötigt wird. Darüber hinaus kann durch die Zuführung des Leistungsüberschusses an die zweite Elektromaschine auch verhindert werden, dass das Fahrzeug über den Vortriebbedarf hinaus beschleunigt wird.This makes it possible in the next step c) to supply this excess mechanical power at least partially, preferably completely, to the at least one second electric machine. Again, it should be pointed out that the propulsion requirement of the vehicle can still be completely covered, since the excess power in step b) is generated in such a way that it represents the part of the mechanical propulsion power generated by the first electric machine that is greater than for the fulfillment of the Propulsion requirements are needed. In addition, the supply of the excess power to the second electric machine can also prevent the vehicle from being accelerated beyond the need for propulsion.

Im folgenden Schritt d) wird nun durch ein generatorisches Betreiben der zumindest einen zweiten Elektromaschine dieser der zweiten Elektromaschine zugeführte Leistungsüberschuss wenigstens teilweise, bevorzugt vollständig, in elektrische Ladeleistung umgewandelt. Mit anderen Worten wird aus der durch die erste Elektromaschine erzeugten mechanischen Leistung wieder elektrische Leistung erzeugt.In the following step d), the at least one second electric machine is then operated as a generator by operating the second electric machine as a generator supplied excess power at least partially, preferably completely, converted into electrical charging power. In other words, electrical power is generated again from the mechanical power generated by the first electric machine.

Im letzten Schritt e) eines erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Batterie des Fahrzeugs durch die in Schritt d) erzeugte Ladeleistung aufgeladen. Ein besonders umfassendes Ausnützen der durch die externe Stromzuführung dargestellten elektrischen Leistung kann auf diese Weise ermöglicht werden. Da die elektrische Leistungsfähigkeit von Elektromotoren zumeist deutlich größer ist, als die von den in bekannten Fahrzeugen verwendeten Stromwandlern zum Aufladen einer Batterie, kann auf diese Weise das Laden der Batterie des Fahrzeugs unterstützt und/oder erweitert und insbesondere durch bereits im Fahrzeug vorhandene Komponenten bereitgestellt werden. Eine Senkung von Kosten und auch eine Ermöglichung einer Reduktion von benötigtem Bauraum in derartigen Fahrzeugen kann auf diese Weise bereitgestellt werden.In the last step e) of a method according to the invention, the battery of the vehicle is charged by the charging power generated in step d). A particularly extensive utilization of the electrical power represented by the external power supply can be made possible in this way. Since the electrical performance of electric motors is usually significantly greater than that of the current transformers used in known vehicles for charging a battery, the charging of the battery of the vehicle can be supported and / or expanded and in particular provided by components already present in the vehicle . A reduction in costs and also a reduction in the space required in such vehicles can be provided in this way.

Zusammenfassend kann somit durch ein erfindungsgemäßes Verfahren ein Laden einer Batterie eines Fahrzeugs aus einer externen Stromzuführung verbessert werden. Durch eine erste Elektromaschine wird elektrische Leistung aus der externen Stromzuführung aufgenommen und in mechanische Leistung umgewandelt. Diese mechanische Leistung wird zum einen zum Ermöglichen eines Vortriebs des Fahrzeugs verwendet. Ein darüber hinausgehender Leistungsüberschuss an mechanischer Leistung wird durch die zweite Elektromaschine wieder in elektrische Leistung umgewandelt und zum Laden der Batterie des Fahrzeugs verwendet. Eine besonders hohe Ausnutzung der durch die externe Stromzuführung bereitgestellten elektrischen Energie bzw. Leistung kann auf diese Weise bereitgestellt werden.In summary, charging a battery of a vehicle from an external power supply can thus be improved by a method according to the invention. A first electric machine absorbs electrical power from the external power supply and converts it into mechanical power. This mechanical power is used on the one hand to enable propulsion of the vehicle. Any excess mechanical power is converted back into electrical power by the second electric machine and used to charge the vehicle's battery. A particularly high utilization of the electrical energy or power provided by the external power supply can be provided in this way.

Besonders bevorzugt kann bei einem Verfahren vorgesehen sein, dass in Schritt b) die erste Elektromaschine zum Bereitstellen mit der Maximalvortriebsleistung betrieben wird. Mit anderen Worten wird in Schritt b) unabhängig vom Vortriebsbedarf des Fahrzeugs die erste Elektromaschine in Volllast betrieben. Der auf diese Weise bereitgestellte Leistungsüberschuss kann somit maximiert werden. Darüber hinaus ist ein besonders gutes Optimieren der ersten Elektromaschine auf einen Dauerbetrieb unter hoher Last auf diese Weise besonders einfach bereitstellbar, da weitere Betriebsarten der ersten Elektromaschine weniger stark oder bevorzugt nicht berücksichtigt werden müssen. Auch auf diese Weise kann eine Effizienz beim Laden einer Batterie eines Fahrzeugs durch ein erfindungsgemäßes Verfahren gesteigert werden.In a method, it can particularly preferably be provided that in step b) the first electric machine is operated with the maximum propulsive power for provision. In other words, the first electric machine is operated at full load in step b) regardless of the propulsion requirement of the vehicle. The excess power provided in this way can thus be maximized. In addition, particularly good optimization of the first electric machine for continuous operation under high load is particularly easy to provide in this way, since other modes of operation of the first electric machine do not have to be taken into account as much or preferably. In this way too, an efficiency when charging a battery of a vehicle can be increased by a method according to the invention.

Auch kann ein erfindungsgemäßes Verfahren dahingehend weiterentwickelt sein, dass das Fahrzeug einen im Leitungssystem integrierten Stromwandler aufweist und die Batterie gleichzeitig zu den Schritten a) bis e) auch durch den Stromwandler aufgeladen wird. Ein derartiger Stromwandler kann beispielsweise ein Gleichstromwandler sein. Dieser Gleichstromwandler kann zum ständigen Laden der Batterie aus der externen Stromzuführung ausgebildet sein. Da durch ein erfindungsgemäßes Verfahren auch die zumindest eine zweite Elektromaschine zum Erzeugen von elektrischer Leistung herangezogen wird, kann der eingesetzte Stromwandler mit geringerer Leistungsfähigkeit ausgebildet sein. Eine Kostenreduktion und insbesondere eine Verringerung des für den Stromwandler benötigten Bauraums bei bevorzugt gleichzeitiger Gewichtsreduktion des verwendeten Stromwandlers können auf diese Weise ermöglicht werden.A method according to the invention can also be further developed in such a way that the vehicle has a current transformer integrated in the line system and the battery is simultaneously charged by the current transformer for steps a) to e). Such a current transformer can be, for example, a direct current transformer. This DC converter can be designed to continuously charge the battery from the external power supply. Since the method according to the invention also uses the at least one second electrical machine to generate electrical power, the current transformer used can be designed with lower performance. A cost reduction and, in particular, a reduction in the installation space required for the current transformer, while preferably reducing the weight of the current transformer used at the same time, can be made possible in this way.

Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe gelöst durch ein Fahrzeug mit Elektroantrieb, das Fahrzeug zumindest aufweisend eine Batterie, eine erste Elektromaschine, zumindest eine zweite Elektromaschine, eine Verbindungsvorrichtung zum Verbinden des Fahrzeugs mit einer externen Stromzuführung sowie ein elektrisches Leitungssystem zum kontrollierten Verbinden der elektrischen Komponenten des Fahrzeugs, wobei die Elektromaschine wenigstens motorisch und die zumindest eine zweite Elektromaschine wenigstens generatorisch betreibbar sind. Ein erfindungsgemäßes Fahrzeug ist dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeug eine Kontrolleinheit zum Ausführen eines Verfahrens gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung aufweist. Sämtliche Vorteile, die ausführlich in Bezug auf ein Verfahren gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung beschrieben worden sind, können somit auch durch ein erfindungsgemäßes Verfahren gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung bereitgestellt werden, das zum Ausführen eines Verfahrens gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung ausgebildet ist.According to a second aspect of the invention, the object is achieved by a vehicle with an electric drive, the vehicle at least having a battery, a first electric machine, at least a second electric machine, a connecting device for connecting the vehicle to an external power supply and an electrical line system for the controlled connection of the electrical components of the vehicle, wherein the electric machine can be operated at least as a motor and the at least one second electric machine can be operated at least as a generator. A vehicle according to the invention is characterized in that the vehicle has a control unit for executing a method according to the first aspect of the invention. All of the advantages that have been described in detail in relation to a method according to the first aspect of the invention can thus also be provided by a method according to the invention according to the second aspect of the invention, which is designed to carry out a method according to the first aspect of the invention.

Auch kann ein erfindungsgemäßes Fahrzeug dahingehend ausgebildet sein, dass das Fahrzeug eine Getriebeeinheit zum mechanischen Wirkverbinden der ersten Elektromaschine und der zumindest einen zweiten Elektromaschine aufweist. Mit anderen Worten sind die beiden Elektromaschine über die Getriebeeinheit direkt miteinander mechanisch wirkverbunden. Eine Übertragung des Leistungsüberschusses von der ersten Elektromaschine auf die zumindest eine zweite Elektromaschine bei der Ausführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung kann auf diese Weise besonders einfach erfolgen.A vehicle according to the invention can also be designed such that the vehicle has a transmission unit for mechanically operatively connecting the first electric machine and the at least one second electric machine. In other words, the two electric machines are directly mechanically operatively connected to one another via the gear unit. A transfer of the excess power from the first electric machine to the at least one second electric machine when executing a method according to the first aspect of the invention can be carried out particularly easily in this way.

Alternativ kann beim erfindungsgemäßen Fahrzeug vorgesehen sein, dass die erste Elektromaschine und die zumindest eine zweite Elektromaschine mechanisch getrennt ausgebildet sind, wobei das Fahrzeug eine Kopplungsvorrichtung zum Antreiben der zumindest einen zweiten Elektromaschine durch eine mechanische Kopplung an eine Fahrzeugumgebung des Fahrzeugs aufweist. Durch die erste Elektromaschine kann ein Vortriebsbedarf des Fahrzeugs erfüllt werden, wodurch sich das Fahrzeug entsprechend dieses Vortriebsbedarfs bewegt. Mit anderen Worten wird sich das Fahrzeug bei der Erfüllung des Vortriebbedarfs bezüglich einer Fahrzeugumgebung des Fahrzeugs bewegen. Eine Kopplungsvorrichtung zum Antreiben der zumindest einen zweiten Elektromaschine kann in diesem Fall beispielsweise ein mit der Fahrzeugumgebung mechanisch wirkverbundenes Rad, das nicht durch die erste Elektromaschine angetrieben wird, umfassen. Mit anderen Worten kann die zweite Elektromaschine mit einem Rad des Fahrzeugs verbunden sein, das nicht durch die erste Elektromaschine als Antriebsrad verwendet wird. Auch auf diese Weise kann ein zumindest teilweises Zuführen des Leistungsüberschusses an die zumindest eine zweite Elektromaschine im Schritt c) eines erfindungsgemäßen Verfahrens bereitgestellt werden. Mit anderen Worten wird durch die erste Elektromaschine das Fahrzeug derart angetrieben, dass über den Vortriebsbedarf hinaus der Leistungsüberschuss ebenfalls als Antriebsleistung bereitgestellt wird, wobei die mechanische Kopplung der zweiten Elektromaschine an die Fahrzeugumgebung durch die Kopplungsvorrichtung bewirkt, dass die zweite Elektromaschine als bremsendes Element eingesetzt ist. Diese Bremswirkung kann bevorzugt derart eingestellt sein, dass genau der Leistungsüberschuss wieder durch die zweite Elektromaschine aufgenommen und in elektrische Leistung umgewandelt wird. In dieser alternativen Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Fahrzeugs kann insbesondere auf komplex ausgebildete Getriebeeinheiten zum Verbinden der zumindest zwei Elektromaschinen verzichtet werden.Alternatively, it can be provided in the vehicle according to the invention that the first electric machine and the at least one second Electric machine are mechanically separated, the vehicle having a coupling device for driving the at least one second electric machine through a mechanical coupling to a vehicle environment of the vehicle. The first electric machine can satisfy a need for propulsion by the vehicle, as a result of which the vehicle moves in accordance with this propulsion requirement. In other words, the vehicle will move with respect to a vehicle environment of the vehicle when the propulsion needs are met. In this case, a coupling device for driving the at least one second electric machine can comprise, for example, a wheel that is mechanically operatively connected to the vehicle surroundings and is not driven by the first electric machine. In other words, the second electric machine can be connected to a wheel of the vehicle that is not used as the drive wheel by the first electric machine. In this way too, an at least partial supply of the excess power to the at least one second electric machine can be provided in step c) of a method according to the invention. In other words, the vehicle is driven by the first electric machine in such a way that the excess power is also provided as drive power in addition to the need for propulsion, the mechanical coupling of the second electric machine to the vehicle environment by the coupling device causing the second electric machine to be used as a braking element . This braking effect can preferably be set such that exactly the excess power is absorbed again by the second electric machine and converted into electrical power. In this alternative embodiment of a vehicle according to the invention, it is possible in particular to dispense with complex gear units for connecting the at least two electric machines.

Besonders bevorzugt kann beim erfindungsgemäßen Fahrzeug vorgesehen sein, dass die erste Elektromaschine generatorisch und/oder die zumindest eine zweite Elektromaschine motorisch betreibbar sind. Mit anderen Worten können besonders bevorzugt sowohl die erste Elektromaschine generatorisch und motorisch als auch die zumindest eine zweite Elektromaschine motorisch und generatorisch betreibbar sein. Weitere Betriebsarten eines erfindungsgemäßen Fahrzeugs können dadurch bereitgestellt werden, beispielsweise durch ein Antreiben des erfindungsgemäßen Fahrzeugs durch beide Elektromaschinen oder, beispielsweise in einem Rekuperationsbetrieb, ein generatorisches Betreiben beider Elektromaschinen zum Laden der Batterie des Fahrzeugs.In the vehicle according to the invention, it can particularly preferably be provided that the first electric machine can be operated as a generator and / or the at least one second electric machine can be operated by a motor. In other words, it is particularly preferred that both the first electrical machine and the at least one second electrical machine can be operated by motor and generator. Further operating modes of a vehicle according to the invention can thereby be provided, for example by driving the vehicle according to the invention by both electric machines or, for example in a recuperation mode, a generator operation of both electric machines to charge the battery of the vehicle.

Ferner kann beim erfindungsgemäßen Fahrzeug vorgesehen sein, dass im Leitungssystem ein erstes Schalterelement zum durch die Kontrolleinheit kontrollierbaren elektrischen Trennen und Verbinden der ersten Elektromaschine und der zumindest einen zweiten Elektromaschine angeordnet ist. Durch dieses erste Schalterelement kann somit insbesondere bereitgestellt werden, dass eine elektrische Verbindung zwischen den beiden Elektromaschinen aufgehoben wird. Das erfindungsgemäße motorische Betreiben der ersten Elektromaschine und gleichzeitige generatorische Betreiben der zweiten Elektromaschine kann auf diese Weise unterstützt oder sogar erst ermöglicht werden.Furthermore, it can be provided in the vehicle according to the invention that a first switch element for electrically separating and connecting the first electric machine and the at least one second electric machine, which can be controlled by the control unit, is arranged in the line system. This first switch element can thus be used, in particular, to provide an electrical connection between the two electrical machines. The motorized operation of the first electric machine according to the invention and simultaneous generator operation of the second electric machine can be supported in this way or even made possible.

Auch kann ein erfindungsgemäßes Fahrzeug dahingehend weiterentwickelt sein, dass im Leitungssystem zumindest ein zweites Schalterelement zum durch die Kontrolleinheit kontrollierbaren elektrischen Trennen und Verbinden der zumindest einen zweiten Elektromaschine und der Batterie und/oder zum durch die Kontrolleinheit kontrollierbaren elektrischen Trennen und Verbinden der ersten Elektromaschine und der externen Stromzuführung angeordnet ist. Durch diese weiteren Schaltelemente können weitere mögliche Schaltzustände des Leitungssystems und damit des gesamten Fahrzeugs bereitgestellt werden. Die wichtigsten Zustände sind hierbei beispielsweise das bereits oben beschriebene Verbinden der ersten Elektromaschine mit der externen Stromzuführung und der zweiten Elektromaschine mit der Batterie bei gleichzeitigem Trennen der elektrischen Verbindung zwischen den beiden Elektromaschinen. Alternativ können auch beide Elektromaschinen von der Batterie getrennt werden und mit der externen Stromzuführung verbunden sein. Ein besonders leistungsstarkes Antreiben des Fahrzeugs kann auf diese Weise bereitgestellt werden. Alternativ können natürlich auch beide Elektromaschinen mit der Batterie verbunden und von der externen Stromzuführung getrennt sein. Auf diese Weise können zum Beispiel beide Elektromaschinen zum Antreiben des Fahrzeugs von der Batterie mit elektrischer Energie bzw. Leistung versorgt werden. Insbesondere für Fahrzeugumgebungen ohne externe Stromzuführung kann dies vorteilhaft sein. Auch der oben beschriebene Rekuperationsbetrieb, der ein Laden der Batterie durch beide Elektromaschinen umfasst, kann in dieser Schaltstellung bereitgestellt werden.A vehicle according to the invention can also be further developed in such a way that in the line system at least one second switch element for the electrical disconnection and connection of the at least one second electrical machine and the battery which can be controlled by the control unit and / or for the electrical disconnection and connection of the first electrical machine and the unit which can be controlled by the control unit external power supply is arranged. These further switching elements can be used to provide further possible switching states of the line system and thus of the entire vehicle. The most important conditions here are, for example, the connection of the first electric machine to the external power supply and the second electric machine to the battery, as already described above, while at the same time disconnecting the electrical connection between the two electric machines. Alternatively, both electrical machines can also be disconnected from the battery and connected to the external power supply. Particularly powerful driving of the vehicle can be provided in this way. Alternatively, of course, both electrical machines can also be connected to the battery and separated from the external power supply. In this way, for example, both electric machines for driving the vehicle can be supplied with electrical energy or power from the battery. This can be particularly advantageous for vehicle environments without external power supply. The recuperation operation described above, which includes charging the battery by both electric machines, can also be provided in this switching position.

Darüber hinaus kann beim erfindungsgemäßen Fahrzeug vorgesehen sein, dass das Fahrzeug als ein Oberleitungsfahrzeug, insbesondere als ein O-Bus und/oder als eine Trambahn und/oder als ein Schienentriebwagen ausgebildet ist. Diese Liste ist nicht abgeschlossen, sodass das erfindungsgemäße Fahrzeug auch weitere Arten von durch einen Elektroantrieb angetriebenen Fahrzeugen umfassen kann.In addition, it can be provided in the vehicle according to the invention that the vehicle is designed as a catenary vehicle, in particular as an trolleybus and / or as a tram and / or as a railcar. This list is not complete, so that the vehicle according to the invention can also include other types of vehicles driven by an electric drive.

Anhand der beigefügten Zeichnungen wird die Erfindung nachfolgend näher erläutert. Sämtliche aus den Ansprüchen, der Beschreibung oder den Figuren hervorgehenden Merkmale, einschließlich konstruktiver Einzelheiten und räumlicher Anordnungen, können sowohl für sich als auch in den beliebigen verschiedenen Kombinationen erfindungswesentlich sein. Elemente mit gleicher Funktion und/oder Wirkungsweise sind in den 1 und 2 jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen. Es zeigen schematisch:

1 ein erfindungsgemäßes Verfahren, und
2 ein erfindungsgemäßes Fahrzeug.

The invention is explained in more detail below with reference to the accompanying drawings. All features arising from the claims, the description or the figures, including constructive details and spatial arrangements, can be essential to the invention both individually and in any various combinations. Elements with the same function and / or mode of action are in the 1 and 2nd each provided with the same reference numerals. They show schematically:

1 an inventive method, and
2nd a vehicle according to the invention.

1 zeigt ein erfindungsgemäßes Verfahren, wie es durch ein erfindungsgemäßes Fahrzeug 1 ausgeführt werden kann, das wiederum in 2 schematisch dargestellt ist. Die einzelnen Schritte a) bis e) sind in 1 jeweils mit Großbuchstaben gekennzeichnet. Beide Figuren werden daher im Folgenden gemeinsam beschrieben, wobei auf die Einzelheiten der einzelnen Figuren jeweils gesondert eingegangen wird. 1 shows a method according to the invention as it is by a vehicle according to the invention 1 can be executed, which in turn in 2nd is shown schematically. The individual steps a) to e) are in 1 each marked with capital letters. Both figures are therefore described together below, with the details of the individual figures being dealt with separately in each case.

2 zeigt ein erfindungsgemäßes Fahrzeug 1, dessen für eine Ausführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens, wie es in 1 gezeigt ist, im Wesentlichen notwendigen Bauelemente schematisch dargestellt sind. Ein erfindungsgemäßes Fahrzeug 1 ist insbesondere als ein Fahrzeug 1 mit Elektroantrieb ausgebildet. Dafür weist das erfindungsgemäße Fahrzeug 1 insbesondere eine erste Elektromaschine 20 auf, die zumindest zum motorischen Betreiben ausgebildet ist und in der dargestellten Ausgestaltungsform über eine Getriebeeinheit 2 mit einem Antriebsrad 5 des Fahrzeugs 1 mechanisch wirkverbunden ist. Das Antriebsrad 5 ist in der Fahrzeugumgebung 50 derart angeordnet, dass ein Vortrieb des Fahrzeugs 1 erzeugt werden kann. Elektrische Energie bzw. Leistung für die erste Elektromaschine 20 kann sowohl über eine Batterie 10 des erfindungsgemäßen Fahrzeugs 1 als auch über eine externe Stromzuführung 51, beispielsweise eine Oberleitung, bereitgestellt werden. Zum Verbinden mit der externen Stromführung 51 weist das erfindungsgemäße Fahrzeug 1 insbesondere eine Verbindungsvorrichtung 12 auf. Ein Leitungssystem 11 stellt wiederum eine kontrollierbare Verknüpfung der elektrischen Komponenten des Fahrzeugs 1 bereit. Weitere derartige elektrische Komponenten sind insbesondere eine zweite Elektromaschine 30, die zumindest generatorisch betreibbar ist. Ferner kann ein Stromwandler 13 vorgesehen sein, über den die Batterie 10 ebenfalls aus der externen Stromzuführung 51 aufgeladen werden kann. Durch Schalterelemente 40, 41, 42 können verschiedene Betriebszustände des Leitungssystems 11 eingestellt werden. 2nd shows a vehicle according to the invention 1 , for an execution of a method according to the invention, as described in 1 essentially necessary components are shown schematically. A vehicle according to the invention 1 is particularly as a vehicle 1 trained with electric drive. For this, the vehicle according to the invention 1 in particular a first electric machine 20th on, which is designed at least for motor operation and in the embodiment shown via a gear unit 2nd with a drive wheel 5 of the vehicle 1 is mechanically connected. The drive wheel 5 is in the vehicle environment 50 arranged such that propulsion of the vehicle 1 can be generated. Electrical energy or power for the first electrical machine 20th can both have a battery 10th of the vehicle according to the invention 1 as well as via an external power supply 51 , for example an overhead line. For connecting to the external power supply 51 shows the vehicle according to the invention 1 in particular a connecting device 12th on. A pipe system 11 in turn provides a controllable connection of the electrical components of the vehicle 1 ready. Other electrical components of this type are, in particular, a second electrical machine 30th that can be operated at least as a generator. Furthermore, a current transformer 13 be provided via which the battery 10th also from the external power supply 51 can be charged. Through switch elements 40 , 41 , 42 can different operating states of the pipe system 11 can be set.

Zur besseren Übersichtlichkeit sind elektrische Leitungen als einfache Linien, mechanische Wirkverbindungen als Doppellinien gezeigt.For better clarity, electrical lines are shown as simple lines, mechanical connections as double lines.

Erfindungsgemäß weist ein Fahrzeug 1 eine Kontrolleinheit 3 auf, die zum Ausführen eines erfindungsgemäßen Verfahrens, wie es in 1 gezeigt ist, ausgebildet ist. So wird in einem ersten Schritt a), in 1 mit A bezeichnet, ein Vortriebsbedarf des Fahrzeugs 1 erkannt, wobei dieser Vortriebsbedarf kleiner ist als eine maximal durch die erste Elektromaschine 20 bereitstellbare maximale Vortriebsleistung. Um diesen Vortriebsbedarf des Fahrzeugs 1 zu decken, wird im nächsten Schritt b), in 1 mit B bezeichnet, die erste Elektromaschine 20 motorisch betrieben. Für diesen Zweck ist insbesondere das zweite Schalterelement 42 geschlossen und die Verbindungsvorrichtung 12 an die externe Stromführung 51 angekoppelt. Mit anderen Worten wird die erste Elektromaschine 20 durch elektrische Leistung der externen Stromzuführung 51 betrieben. Erfindungsgemäß wird in Schritt b) eines erfindungsgemäßen Verfahrens diese Vortriebsleistung der ersten Elektromaschine 20 derart erzeugt, dass sie um einen Leistungsüberschuss größer ist als der in Schritt a) erkannte Vortriebsbedarf. Besonders bevorzugt wird die erste Elektromaschine 20 in Schritt b) derart betrieben, dass sie zum Bereitstellen ihrer maximalen Vortriebsleistung befähigt ist. Auf diese Weise kann der erzeugte Leistungsüberschuss maximiert werden. Im nächsten Schritt c), in 1 mit C bezeichnet, wird dieser Leistungsüberschuss zumindest teilweise, bevorzugt vollständig, der zweiten Elektromaschine 30 geführt. In der dargestellten Ausgestaltungsform erfolgt dies über die Getriebeeinheit 2. Die restliche, durch die erste Elektromaschine 20 erzeugte mechanische Vortriebsleistung wird ebenfalls durch die Getriebeeinheit 2 an das Antriebsrad 5 abgegeben, um eine Bewegung des Fahrzeugs 1 in der Fahrzeugumgebung 50 entsprechend dem in Schritt a) erkannten Vortriebbedarfs zu erzeugen. Im folgenden Schritt d) eines erfindungsgemäßen Verfahrens, in 1 mit D bezeichnet, wird die zumindest eine zweite Elektromaschine 30 generatorisch betrieben, um die zugeführte mechanische Leistung, insbesondere den Leistungsüberschuss, zumindest teilweise, bevorzugt vollständig, in elektrische Leistung umzuwandeln. Anschließend wird in Schritt e), in 1 mit E bezeichnet, die in Schritt d) erzeugte elektrische Leistung der Batterie 10 zugeführt, um diese aufzuladen. Dies kann insbesondere dadurch bereitgestellt werden, dass das zweite Schalterelement 41 geschlossen ist. Um ein unkontrolliertes Laden der Batterie 10 zu verhindern, ist für diesen Zweck das erste Schalterelement 40 geöffnet. Insbesondere kann dieses im erfindungsgemäßen Verfahren beschriebene Laden der Batterie 10 über ein Betreiben der beiden Elektromaschinen 20, 30 dadurch ergänzt werden, dass zusätzlich über den Stromwandler 13 die Batterie 10 ebenfalls geladen wird. Eine besonders gute Ausnutzung der durch die externe Stromzuführung 51 bereitgestellten elektrischen Leistung kann auf diese Weise bereitgestellt werden.According to the invention, a vehicle 1 a control unit 3rd on to carry out a method according to the invention, as in 1 is shown, is formed. In a first step a), in 1 With A referred to, a propulsion requirement of the vehicle 1 recognized, this propulsion requirement is less than a maximum by the first electric machine 20th maximum propulsive power available. To this propulsion need of the vehicle 1 in the next step b), in 1 With B referred to, the first electric machine 20th operated by motor. The second switch element is particularly suitable for this purpose 42 closed and the connecting device 12th to the external power supply 51 coupled. In other words, the first electric machine 20th through electrical power of the external power supply 51 operated. According to the invention, in step b) of a method according to the invention, this propulsive power of the first electric machine 20th generated in such a way that it is larger than the propulsion requirement identified in step a) by an excess of power. The first electric machine is particularly preferred 20th operated in step b) in such a way that it is capable of providing its maximum propulsive power. In this way, the excess power generated can be maximized. In the next step c), in 1 denoted by C, this excess power is at least partially, preferably completely, of the second electric machine 30th guided. In the embodiment shown, this is done via the gear unit 2nd . The rest, through the first electric machine 20th Mechanical propulsion power is also generated by the gear unit 2nd to the drive wheel 5 delivered to a movement of the vehicle 1 in the vehicle environment 50 to generate according to the driving requirement identified in step a). In the following step d) of a method according to the invention, in 1 denoted by D, the at least one second electric machine 30th operated as a generator in order to convert the supplied mechanical power, in particular the excess power, at least partially, preferably completely, into electrical power. Then in step e), in 1 denoted by E, the electrical power of the battery generated in step d) 10th fed to charge them. This can be provided in particular in that the second switch element 41 closed is. An uncontrolled charging of the battery 10th To prevent this is the first switch element for this purpose 40 open. In particular, this charging of the battery described in the method according to the invention can 10th operating the two electric machines 20th , 30th can be supplemented by additionally using the current transformer 13 the battery 10th is also loaded. A particularly good one Exploitation of the external power supply 51 electrical power provided can be provided in this way.

Alternativ und nicht dargestellt kann die Übertragung beziehungsweise das Zuführen des Leistungsüberschusses von der ersten Elektromaschine 20 auf die zweite Elektromaschine 30 auch ohne eine direkte mechanische Wirkverbindung zwischen den beiden Elektromaschinen 20, 30 erfolgen. Für diesen Zweck kann ein erfindungsgemäßes Fahrzeug eine ebenfalls nicht dargestellte Kopplungsvorrichtung aufweisen, durch die die zweite Elektromaschine 30 mit der Fahrzeugumgebung 50 mechanisch wirkverbunden werden kann. Auf diese Weise kann die Bewegung des Fahrzeugs 1 durch die zweite Elektromaschine 30 wieder aufgenommen und in elektrische Leistung umgewandelt werden.As an alternative and not shown, the transmission or supply of the excess power from the first electric machine can 20th to the second electric machine 30th even without a direct mechanical connection between the two electrical machines 20th , 30th respectively. For this purpose, a vehicle according to the invention can have a coupling device, also not shown, through which the second electric machine 30th with the vehicle environment 50 can be mechanically connected. In this way, the movement of the vehicle 1 through the second electric machine 30th be resumed and converted into electrical power.

Besonders bevorzugt kann ferner vorgesehen sein, dass die erste Elektromaschine 20 ebenfalls generatorisch und die zweite Elektromaschine 30 ebenfalls motorisch betrieben werden können. Besonders vielfältige Betriebsarten eines erfindungsgemäßen Fahrzeugs können dadurch bereitgestellt werden. So können beispielsweise beide Elektromaschinen 20, 30 generatorisch betrieben werden, um beispielsweise einen Rekuperationsbetrieb des erfindungsgemäßen Fahrzeugs 1 bereitstellen zu können. Für diesen Zweck können beispielsweise das erste Schalterelement 40 und das zweite Schalterelement 41 geschlossen, das zweite Schalterelement 42 geöffnet sein. Gleichzeitig können beide Elektromaschinen 20, 30 motorisch betrieben werden, um einen besonders hohen Vortrieb für das Fahrzeug 1 bereitstellen zu können. Bei einem Batteriebetrieb des Fahrzeugs 1 ist für diesen Zweck das erste Schalterelement 40 und das zweite Schalterelement 41 geschlossen, das zweite Schalterelement 42 geöffnet. Bei einem reinen Betrieb aus der externen Stromzuführung 51 können für diesen Zweck das erste Schalterelement 40 und das zweite Schalterelement 42 geschlossen, das zweite Schaltelement 41 hingegen geöffnet sein. Selbstverständlich können die einzelnen Betriebsmodi des erfindungsgemäßen Fahrzeugs hinsichtlich einer Wirkungsgradbilanzierung entsprechend gewählt und eingestellt werden. Dargestellt ist ebenfalls, dass das erfindungsgemäße Fahrzeug 1 eine Verbrennungskraftmaschine 4 zum alternativen oder zusätzlichen Antreiben des erfindungsgemäßen Fahrzeugs 1 aufweisen kann. Auch auf diese Weise kann beispielsweise über die mechanische Wirkverbindung über die Getriebeeinheit 2 ein generatorisches Laden der Batterie 10 durch ein generatorisches Betreiben der beiden Elektromaschinen 20, 30 ermöglicht werden. Auch ein direktes Antreiben des Fahrzeugs 1 über die Verbrennungskraftmaschine 4 ist denkbar.It can also be particularly preferred that the first electric machine 20th also generator and the second electric machine 30th can also be operated by motor. Particularly diverse operating modes of a vehicle according to the invention can thereby be provided. For example, both electrical machines 20th , 30th be operated as a generator, for example a recuperation operation of the vehicle according to the invention 1 to be able to provide. For this purpose, for example, the first switch element 40 and the second switch element 41 closed, the second switch element 42 to be open. At the same time, both electrical machines 20th , 30th be operated by motor in order to achieve particularly high propulsion for the vehicle 1 to be able to provide. When the vehicle is running on batteries 1 is the first switch element for this purpose 40 and the second switch element 41 closed, the second switch element 42 open. With pure operation from the external power supply 51 can use the first switch element for this purpose 40 and the second switch element 42 closed, the second switching element 41 however, be open. Of course, the individual operating modes of the vehicle according to the invention can be selected and adjusted accordingly with regard to an efficiency balance. It is also shown that the vehicle according to the invention 1 an internal combustion engine 4th for alternative or additional driving of the vehicle according to the invention 1 can have. In this way too, for example, via the mechanical operative connection via the gear unit 2nd regenerative charging of the battery 10th by operating the two electric machines as a generator 20th , 30th be made possible. Also driving the vehicle directly 1 about the internal combustion engine 4th is conceivable.

BezugszeichenlisteReference list

11: Fahrzeugvehicle
22nd: GetriebeeinheitGear unit
33rd: KontrolleinheitControl unit
44th: VerbrennungskraftmaschineInternal combustion engine
55: Antriebsrad drive wheel
1010th: Batteriebattery
1111: LeitungssystemPipe system
1212th: VerbindungsvorrichtungConnecting device
1313: Stromwandler Power converter
2020th: erste Elektromaschine first electric machine
3030th: zweite Elektromaschine second electric machine
4040: erstes Schalterelementfirst switch element
4141: zweites Schalterelementsecond switch element
4242: zweites Schalterelement second switch element
5050: FahrzeugumgebungVehicle environment
5151: externe Stromzuführungexternal power supply

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of documents listed by the applicant has been generated automatically and is only included for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

DE 102012018010 A1 [0002]
EP 1472112 B1 [0002]
DE 102009008549 A1 [0002]

Claims

Method for charging a battery (10) of a vehicle (1) by an external power supply (51), the vehicle (1) at least having a battery (10), a first electric machine (20), at least a second electric machine (30) Connection device (12) for connecting the vehicle (1) to the external power supply (51) and an electrical line system (11) for the controlled connection of the electrical components (10, 12, 20, 30) of the vehicle (1), the first electric machine (20) at least motorized and the at least one second electric machine (30) can be operated at least as a generator and the connecting device (12) is connected to the external power supply (51), characterized by the following steps: a) detection of a need for propulsion of the vehicle (1) smaller as a maximum propulsive power that can be provided by the first electric machine (20), b) motorized operation of the first electric machine (20) to provide a mecha African propulsive power, the propulsive power being greater by a power surplus than the need for propulsion identified in step a), c) at least partial supply of the power surplus generated in step b) to the at least one second electric machine (30), d) generator-operated operation of the at least one second Electric machine (30) for at least partially converting the excess power supplied in step c) into electrical charging power, and e) charging the battery (10) by supplying the charging power generated in step d).

Procedure according to Claim 1 , characterized in that in step b) the first electric machine (20) is operated to provide its maximum propulsive power.

Procedure according to Claim 1 or 2nd , characterized in that the vehicle (1) has a current transformer (13) integrated in the line system (11) and the battery (10) is simultaneously charged by the current transformer (13) for steps a) to e).

Vehicle (1) with an electric drive, the vehicle (1) at least having a battery (10), a first electric machine (20), at least a second electric machine (30), a connecting device (12) for connecting the vehicle (1) to an external one Power supply (51) and an electrical line system (11) for the controlled connection of the electrical components (10, 12, 20, 30) of the vehicle (1), the first electrical machine (20) being at least motorized and the at least one second electrical machine (30) can be operated at least as a generator, characterized in that the vehicle (1) has a control unit (3) for executing a method according to one of the preceding claims.

Vehicle (1) after Claim 4 , characterized in that the vehicle (1) has a transmission unit (2) for mechanically operatively connecting the first electric machine (20) and the at least one second electric machine (30).

Vehicle (1) after Claim 4 , characterized in that the first electric machine (20) and the at least one second electric machine (30) are designed to be mechanically separate, the vehicle (1) being a coupling device for driving the at least one second electric machine (30) by mechanical coupling to a vehicle environment (2) of the vehicle (1).

Vehicle (1) according to one of the Claims 4 to 6 , characterized in that the first electric machine (20) can be operated as a generator and / or the at least one second electric machine (30) can be operated as a motor.

Vehicle (1) according to one of the Claims 4 to 7 characterized in that a first switch element (40) for the electrical disconnection and connection of the first electric machine (20) and the at least one second electric machine (30), which can be controlled by the control unit (3), is arranged in the line system (11).

Vehicle (1) after Claim 8 , characterized in that in the line system (11) at least one second switch element (41, 42) for the electrical separation and connection controllable by the control unit (3) and connecting the at least one second electric machine (30) and the battery (10) and / or for the control unit (3) controllable electrical disconnection and connection of the first electric machine (20) and the external power supply (51) is arranged.

Vehicle (1) according to one of the Claims 4 to 9 , characterized in that the vehicle (1) is designed as an overhead line vehicle, in particular as an O-bus, and / or as a tram and / or as a railcar.