DE102018214246A1 - Electric vehicle with optimized efficiency - Google Patents
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Abstract
Verfahren zum Betreiben eines Elektrofahrzeugs während einer Fahrt, bei dem eine erste Achse des Elektrofahrzeugs von einem ersten Elektromotor des Elektrofahrzeugs in einem ersten Schubmodus mittels einer elektrischen Energie angetrieben wird, wenn der erste Elektromotor durch eine erste Kupplung mit der ersten Achse mechanisch gekoppelt ist, sowie Elektrofahrzeug.Method for operating an electric vehicle while driving, in which a first axle of the electric vehicle is driven by a first electric motor of the electric vehicle in a first push mode by means of electrical energy when the first electric motor is mechanically coupled to the first axle by a first clutch, and electric vehicle.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Elektrofahrzeugs während einer Fahrt, bei dem eine erste Achse des Elektrofahrzeugs von einem ersten Elektromotor des Elektrofahrzeugs in einem ersten Schubmodus mittels einer elektrischen Energie angetrieben wird, wenn der erste Elektromotor durch eine erste Kupplung mit der ersten Achse mechanisch gekoppelt ist. Ferner betrifft die Erfindung ein Elektrofahrzeug.The invention relates to a method for operating an electric vehicle while driving, in which a first axis of the electric vehicle is driven by a first electric motor of the electric vehicle in a first overrun mode by means of electrical energy when the first electric motor is mechanically connected to the first axis by a first clutch is coupled. The invention further relates to an electric vehicle.
Ein Elektrofahrzeug umfasst zumindest einen ersten Elektromotor und eine erste Achse, welche durch den ersten Elektromotor angetrieben ist. Bei der angetriebenen ersten Achse kann es sich um eine Vorderachse oder eine Hinterachse des Elektrofahrzeugs handeln.An electric vehicle comprises at least a first electric motor and a first axle, which is driven by the first electric motor. The driven first axle can be a front axle or a rear axle of the electric vehicle.
Das Elektrofahrzeug umfasst zudem eine aufladbare Fahrzeugbatterie, welche eine elektrische Energie für ein Bordnetz des Elektrofahrzeugs und den Elektromotor bereitstellt. Der erste Elektromotor wandelt die elektrische Energie in ein Antriebsmoment, mit dem er insbesondere über ein erstes Getriebe die erste Achse beaufschlagt, um das Elektrofahrzeug anzutreiben (Schubmodus).The electric vehicle also includes a rechargeable vehicle battery, which provides electrical energy for an electrical system of the electric vehicle and the electric motor. The first electric motor converts the electrical energy into a drive torque, with which it acts on the first axle in particular via a first transmission in order to drive the electric vehicle (overrun mode).
Ein weiterer Betriebsmodus besteht in einem das Elektrofahrzeug verzögernden generatorischen Betrieb des ersten Elektromotors (Rekuperationsmodus). Der als ein Generator betriebene erste Elektromotor stellt ein Verzögerungsmoment für die erste Achse und wandelt eine kinetische Energie des Elektrofahrzeugs teilweise (aufgrund von Wandlungsverlusten) in elektrische Energie, d. h. der Elektromotor rekuperiert die kinetische Energie des Elektrofahrzeugs. Die rekuperierte elektrische Energie wird in der Fahrzeugbatterie gespeichert und von dieser daraufhin erneut zum Antreiben des Elektrofahrzeugs bereitgestellt. In dem Rekuperationsmodus wird also bereits verbrauchte elektrische Energie teilweise zurückgewonnen.Another operating mode consists in regenerative operation of the first electric motor which retards the electric vehicle (recuperation mode). The first electric motor, which is operated as a generator, provides a deceleration torque for the first axis and partially converts a kinetic energy of the electric vehicle (due to conversion losses) into electrical energy, ie. H. the electric motor recuperates the kinetic energy of the electric vehicle. The recuperated electrical energy is stored in the vehicle battery and thereupon made available again for driving the electric vehicle. In the recuperation mode, electrical energy that has already been consumed is partially recovered.
Da ein Nachladen von elektrischer Energie in die Fahrzeugbatterie einerseits eine relativ lange Zeit benötigt und andererseits entsprechende Ladevorrichtungen entlang einer vorgesehenen Fahrtstrecke nicht in ausreichender Anzahl oder Dichte verfügbar sein können, ist ein hoher Wirkungsgrad des Elektrofahrzeugs für ein praktisches Handhaben des Elektrofahrzeugs wesentlich, da der Wirkungsgrad unmittelbar mit einer Reichweite des Elektrofahrzeugs korreliert.Since recharging electrical energy in the vehicle battery on the one hand takes a relatively long time and, on the other hand, corresponding charging devices cannot be available in sufficient number or density along a planned route, a high efficiency of the electric vehicle is essential for practical handling of the electric vehicle, since the efficiency correlated directly with a range of the electric vehicle.
Entsprechend wird mittels unterschiedlicher Antriebs- und Steuerungskonzepte ein Erhöhen des Wirkungsgrads angestrebt. Zum Realisieren entsprechender Betriebsverfahren kann das Elektrofahrzeug ferner eine erste Kupplung umfassen, durch die der Elektromotor wahlweise von der ersten Achse mechanisch abgekoppelt und an die erste Achse mechanisch angekoppelt werden kann, um unterschiedliche Betriebsmodi des Elektrofahrzeugs einzustellen.Accordingly, the aim is to increase efficiency by means of different drive and control concepts. To implement corresponding operating methods, the electric vehicle can further comprise a first clutch, through which the electric motor can optionally be mechanically decoupled from the first axis and mechanically coupled to the first axis in order to set different operating modes of the electric vehicle.
Die
Ein weiteres Verfahren zum Betreiben eines Hybridfahrzeugs während einer Fahrt wird von der
Die beiden vorgenannten Verfahren optimieren auf unterschiedliche Weise und unter unterschiedlichen Randbedingungen jeweils den Wirkungsgrad des jeweiligen Hybridfahrzeugs, das neben dem Elektromotor noch jeweils einen Verbrennungsmotor und daher neben einem elektromotorischen ersten Schubmodus noch einen verbrennungsmotorischen zweiten Schubmodus sowie zumeist auch noch einen elektromotorisch und verbrennungsmotorisch kombinierten dritten Schubmodus, auch als Boost-Modus bezeichnet, umfasst. Dabei beruhen diese Verfahren ausschließlich auf jeweils aktuellen Betriebsparametern des Hybridfahrzeugs, wie beispielsweise einer Beschleunigungsanforderung oder einer Verzögerungsanforderung eines Fahrers, einer Fahrgeschwindigkeit des Elektrofahrzeugs und dergleichen.The two aforementioned methods optimize the efficiency of the respective hybrid vehicle in different ways and under different boundary conditions, which, in addition to the electric motor, each has an internal combustion engine and therefore, in addition to an electromotive first overrun mode, also an internal combustion engine second overrun mode, and usually also a third overrun mode combined with an electric motor and internal combustion engine , also known as boost mode. These methods are based exclusively on current operating parameters of the hybrid vehicle, such as an acceleration request or a deceleration request from a driver, a driving speed of the electric vehicle and the like.
Eine weitere Möglichkeit zum Optimieren des Elektrofahrzeugs kann in einem vorausschauenden Berücksichtigen zukünftiger Betriebsparameter des Elektrofahrzeugs liegen. Ein solches Verfahren stützt sich demnach auf prognostizierte Fahrtdaten des Elektrofahrzeugs. Entsprechend werden solche Verfahren auch als prädiktiv bezeichnet.Another option for optimizing the electric vehicle can be to take future operating parameters into account Electric vehicle. Such a method is therefore based on predicted driving data of the electric vehicle. Accordingly, such methods are also called predictive.
Die
Allerdings wird nicht nur zum Antreiben des Elektrofahrzeugs elektrische Energie verbraucht. Ein Teil der von dem ersten Elektromotor verbrauchten elektrischen Energie wird nämlich verbraucht, um einen zumeist sehr massiven Rotor des ersten Elektromotors in Rotation zu versetzen. Dabei kann der Rotor des ersten Elektromotors aufgrund der untersetzenden Wirkung eines ersten Getriebes vielfach schneller rotieren als die angetriebene erste Achse. Entsprechend speichert der Rotor des ersten Elektromotors selbst eine große kinetische Energie, welche in dem vorstehend beschriebenen Freilaufmodus ungenutzt dissipativ verloren gehen kann (Auslaufmodus).However, electrical energy is not only used to drive the electric vehicle. Part of the electrical energy consumed by the first electric motor is in fact consumed in order to set a usually very solid rotor of the first electric motor in rotation. The rotor of the first electric motor can rotate much faster than the driven first axis due to the reducing effect of a first gear. Accordingly, the rotor of the first electric motor itself stores a large amount of kinetic energy, which can be dissipatively lost in the freewheeling mode described above (run-down mode).
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren zum Betreiben eines Elektrofahrzeugs vorzuschlagen, welches die beschriebenen Nachteile vermeidet und einen hohen Wirkungsgrad des Elektrofahrzeugs ermöglicht. Darüber hinaus ist es Aufgabe der Erfindung, ein Elektrofahrzeug mit optimiertem Wirkungsgrad bereitzustellen.The invention is therefore based on the object of proposing an improved method for operating an electric vehicle which avoids the disadvantages described and enables a high efficiency of the electric vehicle. In addition, it is an object of the invention to provide an electric vehicle with optimized efficiency.
Ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Betreiben eines Elektrofahrzeugs während einer Fahrt, bei dem eine erste Achse des Elektrofahrzeugs von einem ersten Elektromotor des Elektrofahrzeugs in einem ersten Schubmodus mittels einer elektrischen Energie angetrieben wird, wenn der erste Elektromotor durch eine erste Kupplung mit der ersten Achse mechanisch gekoppelt ist. Der erste Schubmodus ist der für ein Elektrofahrzeug wesentliche das Elektrofahrzeug antreibende Betriebsmodus. In dem ersten Schubmodus wird das Elektrofahrzeug mittels der elektrischen Energie angetrieben, welche von einer Fahrzeugbatterie des Elektrofahrzeugs bereitgestellt wird. Es wird angemerkt, dass sich das vorgeschlagene Verfahren dadurch von üblichen Betriebsverfahren unterscheidet, dass es neben dem ersten Schubmodus einen nachfolgend beschriebenen zweiten Schubmodus umfasst.An object of the present invention is a method for operating an electric vehicle while driving, in which a first axle of the electric vehicle is driven by a first electric motor of the electric vehicle in a first overrun mode by means of an electrical energy when the first electric motor is connected to the first electric motor first axis is mechanically coupled. The first overrun mode is the operating mode that drives the electric vehicle and is essential for an electric vehicle. In the first overrun mode, the electric vehicle is driven by means of the electrical energy that is provided by a vehicle battery of the electric vehicle. It is noted that the proposed method differs from conventional operating methods in that it includes a second thrust mode described below in addition to the first thrust mode.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die erste Achse von dem ersten Elektromotor in einem zweiten Schubmodus ausschließlich mittels einer kinetischen Energie angetrieben, welche als eine Rotationsenergie in dem ersten Elektromotor gespeichert ist, wenn der erste Elektromotor durch die erste Kupplung mit der ersten Achse mechanisch gekoppelt ist. In dem zweiten Schubmodus wird die erste Achse demnach nur von der in dem Elektromotor gespeicherten kinetischen Energie eines rotierenden Rotors des Elektromotors oder sowie vorteilhaft zusätzlich von einer in einem mit einer Abtriebswelle des Elektromotors verbundenen Getriebe gespeicherten kinetischen Energie angetrieben. Wesentlich ist, dass in dem zweiten Schubmodus der erste Elektromotor keine elektrische Energie aus der Fahrzeugbatterie entnimmt. Der zweite Schubmodus wird hier auch als Segelmodus bezeichnet, da er keine primäre Antriebsenergie verbraucht und dennoch an der ersten Achse das Elektrofahrzeug antreibt.In the method according to the invention, the first axis is driven by the first electric motor in a second overrun mode exclusively by means of kinetic energy, which is stored as rotational energy in the first electric motor when the first electric motor is mechanically coupled to the first axis by the first clutch. In the second thrust mode, the first axis is therefore driven only by the kinetic energy of a rotating rotor of the electric motor stored in the electric motor or advantageously also by a kinetic energy stored in a gear connected to an output shaft of the electric motor. It is essential that in the second overrun mode the first electric motor does not draw any electrical energy from the vehicle battery. The second overrun mode is also referred to here as the sailing mode because it does not consume any primary drive energy and still drives the electric vehicle on the first axle.
In einer Ausführungsform treibt der erste Elektromotor in dem ersten Schubmodus die erste Achse mittels der elektrischen Energie an, wenn eine von den prognostizierten Fahrtdaten des Elektrofahrzeugs abhängige erste Schubbedingung erfüllt ist. Während üblicherweise der erste Schubmodus der einzig verfügbare Schubmodus zum Antreiben der ersten Achse und folglich bedingungslos ist, ist hier der erste Schubmodus von einer ihm zugeordneten ersten Schubbedingung abhängig. Die erste Schubbedingung ist erfüllt, wenn die prognostizierten Fahrtdaten hinsichtlich einer Zeitdauer und eines Drehmoments einen Antriebsbedarf vorsehen, welcher nur mittels elektrischer Energie bedient werden kann.In one embodiment, the first electric motor drives the first axle in the first overrun mode by means of the electrical energy if a first overrun condition that is dependent on the predicted travel data of the electric vehicle is fulfilled. While the first push mode is usually the only available push mode for driving the first axis and is consequently unconditional, the first push mode here depends on a first push condition assigned to it. The first thrust condition is met if the predicted travel data provide a drive requirement with regard to a time period and a torque which can only be operated by means of electrical energy.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform treibt der erste Elektromotor in einem zweiten Schubmodus die erste Achse mittels der kinetischen Energie an, wenn eine von den prognostizierten Fahrtdaten des Elektrofahrzeugs und von einer kinetischen Energie des ersten Elektromotors abhängige zweite Schubbedingung erfüllt ist. Die zweite Schubbedingung ist erfüllt, wenn die prognostizierten Fahrtdaten hinsichtlich einer Zeitdauer und eines Drehmoments einen Antriebsbedarf vorsehen, welcher ausschließlich mittels der in dem ersten Elektromotor gespeicherten kinetischen Energie bedient werden kann, beispielsweise bei einer bevorstehenden Bergabfahrt des Elektrofahrzeugs oder bei einer vorgesehenen allmählichen geringen Verzögerung des Elektrofahrzeugs.In a further preferred embodiment, the first electric motor drives the first axis in a second push mode by means of the kinetic energy if a second push condition dependent on the predicted travel data of the electric vehicle and on a kinetic energy of the first electric motor is fulfilled. The second thrust condition is met if the predicted travel data provide a drive requirement with regard to a time period and a torque, which can be operated exclusively by means of the kinetic energy stored in the first electric motor, for example when the electric vehicle is about to go downhill or if there is a gradual slow deceleration provided electric vehicle.
In vorteilhaften Ausführungsformen verzögert der erste Elektromotor in einem ersten Rekuperationsmodus die erste Achse und rekuperiert eine kinetische Energie des Elektrofahrzeugs, wenn er mit der ersten Achse mechanisch gekoppelt ist und eine von den prognostizierten Fahrtdaten des Elektrofahrzeugs abhängige erste Rekuperationsbedingung erfüllt ist. Der erste Rekuperationsmodus ist der für ein Elektrofahrzeug wesentliche, das Elektrofahrzeug rekuperierende Betriebsmodus. In dem ersten Rekuperationsmodus wird das Elektrofahrzeug mittels des generatorisch betriebenen ersten Elektromotors verzögert, welcher eine rekuperierte elektrische Energie zum Speichern in der Fahrzeugbatterie des Elektrofahrzeugs bereitgestellt. Auf diese Weise wird eine verbrauchte elektrische Energie teilweise (aufgrund von Wandlungsverlusten) zurückgewonnen. Es wird angemerkt, dass sich das vorgeschlagene Verfahren dadurch von üblichen Betriebsverfahren unterscheidet, dass es neben dem ersten Rekuperationsmodus einen nachfolgend beschriebenen zweiten Rekuperationsmodus umfasst. Die erste Rekuperationsbedingung ist erfüllt, wenn die prognostizierten Fahrtdaten hinsichtlich einer Zeitdauer und eines Drehmoments einen Verzögerungsbedarf vorsehen, welcher ausschließlich mittels des von dem ersten Elektromotor generatorisch gestellten Verzögerungsmoments bedient werden kann, beispielsweise bei einer bevorstehenden starken Verzögerung des Elektrofahrzeugs vor einer Baustelle oder einer roten Ampel. In advantageous embodiments, the first electric motor decelerates the first axle in a first recuperation mode and recuperates a kinetic energy of the electric vehicle when it is mechanically coupled to the first axle and a first recuperation condition dependent on the predicted travel data of the electric vehicle is fulfilled. The first recuperation mode is the operating mode that is essential for an electric vehicle and that recuperates the electric vehicle. In the first recuperation mode, the electric vehicle is decelerated by means of the first electric motor operated as a generator, which provides recuperated electrical energy for storage in the vehicle battery of the electric vehicle. In this way, used electrical energy is partially recovered (due to conversion losses). It is noted that the proposed method differs from conventional operating methods in that, in addition to the first recuperation mode, it also includes a second recuperation mode described below. The first recuperation condition is fulfilled if the predicted travel data provide a delay requirement with regard to a time period and a torque, which can only be served by means of the deceleration torque generated by the first electric motor, for example in the event of an imminent strong deceleration of the electric vehicle in front of a construction site or a red traffic light ,
In bevorzugten Ausführungsformen rekuperiert der erste Elektromotor in einem zweiten Rekuperationsmodus die kinetische Energie, wenn er von der ersten Achse mechanisch entkoppelt ist und eine von den prognostizierten Fahrtdaten des Elektrofahrzeugs und der gespeicherten kinetischen Energie des ersten Elektromotors abhängige zweite Rekuperationsbedingung erfüllt ist. Der zweite Rekuperationsmodus ist neben dem ersten Rekuperationsmodus eine weiterer Betriebsmodus, welcher eine teilweise (aufgrund von Wandlungsverlusten) Rückgewinnung einer bereits verbrauchten elektrischen Energie ermöglicht. In dem zweiten Rekuperationsmodus wird das Elektrofahrzeug von dem ersten Elektromotor zwar nicht verzögert, aber der erste Elektromotor rekuperiert die in ihm gespeicherte kinetische Energie und stellt eine rekuperierte elektrische Energie zum Speichern in der Fahrzeugbatterie des Elektrofahrzeugs bereit. Die zweite Rekuperationsbedingung ist erfüllt, wenn die prognostizierten Fahrtdaten hinsichtlich einer Zeitdauer und eines Drehmoments keinen Bedarf für ein Moment des ersten Elektromotors vorsehen und die in dem ersten Motor gespeicherte kinetische Energie für ein Rekuperieren ausreicht.In preferred embodiments, the first electric motor recuperates the kinetic energy in a second recuperation mode when it is mechanically decoupled from the first axis and a second recuperation condition that is dependent on the predicted travel data of the electric vehicle and the stored kinetic energy of the first electric motor is fulfilled. In addition to the first recuperation mode, the second recuperation mode is a further operating mode which enables partial (due to conversion losses) recovery of electrical energy which has already been consumed. In the second recuperation mode, the electric vehicle is not decelerated by the first electric motor, but the first electric motor recuperates the kinetic energy stored in it and provides recuperated electrical energy for storage in the vehicle battery of the electric vehicle. The second recuperation condition is fulfilled if the predicted travel data with regard to a time period and a torque do not provide a need for a moment of the first electric motor and the kinetic energy stored in the first motor is sufficient for recuperation.
In anderen Ausführungsformen läuft der erste Elektromotor in einem Auslaufmodus aus, wenn er von der ersten Achse mechanisch entkoppelt ist und eine von den prognostizierten Fahrtdaten des Elektrofahrzeugs und der gespeicherten kinetischen Energie des ersten Elektromotors abhängige Auslaufbedingung erfüllt ist. In dem Auslaufmodus geht die in dem ersten Elektromotor gespeicherte kinetische Energie infolge von Reibungsverlusten allmählich verloren. Deshalb wird angestrebt, den Auslaufmodus möglichst zu vermeiden. Entsprechend ist die Auslaufbedingung erfüllt, wenn die prognostizierten Fahrtdaten hinsichtlich einer Zeitdauer und eines Drehmoments keinen Bedarf für ein Moment des ersten Elektromotors vorsehen und die in dem ersten Motor gespeicherte kinetische Energie für ein Rekuperieren nicht ausreicht.In other embodiments, the first electric motor runs out in a run-down mode if it is mechanically decoupled from the first axis and a run-down condition dependent on the predicted travel data of the electric vehicle and the stored kinetic energy of the first electric motor is fulfilled. In the coasting mode, the kinetic energy stored in the first electric motor is gradually lost due to frictional losses. Therefore, the aim is to avoid the run-out mode as much as possible. The run-down condition is correspondingly fulfilled if the predicted travel data with regard to a time period and a torque do not provide a need for a moment of the first electric motor and the kinetic energy stored in the first motor is not sufficient for recuperation.
Es versteht sich, dass die vorstehend definierten Bedingungen für die verschiedenen Betriebsmodi disjunkt vorgesehen und sorgfältig aufeinander und auf die prognostizierten Fahrtdaten abgestimmt sind, um in den Schubmodi möglichst wenig elektrische Energie für den Antrieb zu verbrauchen, um in den Rekuperationsmodi möglichst viel bereits verbrauchte elektrische Energie durch Rekuperation zurückzugewinnen und um in dem Auslaufmodus möglichst wenig bereits verbrauchte elektrische Energie dissipativ zu verlieren.It goes without saying that the conditions defined above for the different operating modes are provided disjointly and are carefully coordinated with one another and with the forecast travel data in order to use as little electrical energy as possible in the overrun modes in order to use as much electrical energy as possible in the recuperation modes to be recovered by recuperation and to dissipatively lose as little electrical energy already consumed in the run-out mode.
Vorteilhaft wird der erste Elektromotor durch die erste Kupplung von der ersten Achse mechanisch abgekoppelt, wenn er mit der ersten Achse mechanisch gekoppelt ist und eine von prognostizierten Fahrtdaten des Elektrofahrzeugs und der gespeicherten kinetischen Energie des ersten Elektromotors abhängige zweite Rekuperationsbedingung oder eine von prognostizierten Fahrtdaten des Elektrofahrzeugs und der gespeicherten kinetischen Energie des ersten Elektromotors abhängige Auslaufbedingung erfüllt ist. Der Wechsel in den zweiten Rekuperationsmodus oder in den Auslaufmodus durch Abkoppeln des ersten Elektromotors von der ersten Achse erfolgt jeweils bei Eintreten der zweiten Rekuperationsbedingung und der Auslaufbedingung.The first electric motor is advantageously mechanically decoupled from the first axle by the first clutch if it is mechanically coupled to the first axle and a second recuperation condition dependent on predicted travel data of the electric vehicle and the stored kinetic energy of the first electric motor or one of predicted travel data of the electric vehicle and the stored kinetic energy of the first electric motor dependent stopping condition is met. The change to the second recuperation mode or to the run-down mode by decoupling the first electric motor from the first axis takes place when the second recuperation condition and the run-down condition occur.
Weiter vorteilhaft wird der erste Elektromotor durch die erste Kupplung an die erste Achse mechanisch angekoppelt, wenn er von der ersten Achse mechanisch entkoppelt ist und eine von den prognostizierten Fahrtdaten des Elektrofahrzeugs abhängige erste Schubbedingung oder eine von den prognostizierten Fahrtdaten des Elektrofahrzeugs und der gespeicherten kinetischen Energie des ersten Elektromotors abhängige zweite Schubbedingung oder eine von den prognostizierten Fahrtdaten des Elektrofahrzeugs abhängige erste Rekuperationsbedingung erfüllt ist. Der Wechsel in den zweiten Rekuperationsmodus oder in den Auslaufmodus durch Abkoppeln des ersten Elektromotors von der ersten Achse erfolgt jeweils bei Erfüllung der zweiten Rekuperationsbedingung und der Auslaufbedingung. Der Wechsel in den ersten Schubmodus, den zweiten Schubmodus oder in den zweiten Rekuperationsmodus durch Ankoppeln des ersten Elektromotors an die erste Achse erfolgt jeweils bei Eintreten der ersten Schubbedingung, der zweiten Schubbedingung und der zweiten Reku perationsbed ingung.The first electric motor is further advantageously mechanically coupled to the first axle by the first clutch if it is mechanically decoupled from the first axle and a first thrust condition dependent on the predicted travel data of the electric vehicle or one of the predicted travel data of the electric vehicle and the stored kinetic energy second thrust condition dependent on the first electric motor or a first recuperation condition dependent on the predicted travel data of the electric vehicle is fulfilled. The change to the second recuperation mode or to the run-down mode by decoupling the first electric motor from the first axis takes place when the second recuperation condition and the run-down condition are met. Switching to the first push mode, the second Thrust mode or in the second recuperation mode by coupling the first electric motor to the first axis occurs when the first thrust condition, the second thrust condition and the second recuperation condition occur.
In bevorzugten Ausführungsformen wird eine zweite Achse des Elektrofahrzeugs von einem durch eine zweite Kupplung mit der zweiten Achse mechanisch gekoppelten zweiten Elektromotor des Elektrofahrzeugs mittels einer elektrischen Energie angetrieben und/oder verzögert ein zweiter Elektromotor eine zweite Achse des Elektrofahrzeugs und wird eine kinetische Energie des Elektrofahrzeugs rekuperiert. Mit anderen Worten berücksichtigt das Verfahren einen die zweite Achse des Elektrofahrzeugs antreibenden zweiten Elektromotor. Durch den zweiten Elektromotor ist die Flexibilität des Verfahrens deutlich erhöht, da ein Abkoppeln des ersten Elektromotors von der ersten Achse möglich ist, während der zweite Elektromotor mit der zweiten Achse mechanisch gekoppelt ist und das Elektrofahrzeug allein antreibt oder verzögert. Es versteht sich, dass bei diesen Ausführungsformen sämtliche vorstehend in Bezug auf die erste Achse beschriebenen Betriebsmodi alternativ oder zusätzlich für die zweite Achse aktiviert werden können, wodurch die Flexibilität des Verfahrens weiter erhöht ist.In preferred embodiments, a second axle of the electric vehicle is driven by an electric motor of a second electric motor of the electric vehicle, which is mechanically coupled by a second clutch to the second axle, and / or a second electric motor delays a second axle of the electric vehicle and a kinetic energy of the electric vehicle is recuperated , In other words, the method takes into account a second electric motor that drives the second axle of the electric vehicle. The flexibility of the method is significantly increased by the second electric motor, since the first electric motor can be uncoupled from the first axis, while the second electric motor is mechanically coupled to the second axis and drives or decelerates the electric vehicle alone. It goes without saying that, in these embodiments, all of the operating modes described above with respect to the first axis can alternatively or additionally be activated for the second axis, as a result of which the flexibility of the method is further increased.
Vorteilhaft werden jeder Elektromotor des Elektrofahrzeugs und jede Kupplung des Elektrofahrzeugs von einem Steuergerät gesteuert und werden insbesondere die Fahrtdaten des Elektrofahrzeugs von einem Autopilotsystem des Elektrofahrzeugs prognostiziert, bereitgestellt und an das Steuergerät übertragen. Das zentrale Steuergerät prüft fortlaufend das Eintreten bzw. Vorliegen der Betriebsbedingungen anhand der prognostizierten Fahrtdaten und der in den Elektromotoren gespeicherten kinetischen Energien und steuert die Elektromotoren und Kupplungen entsprechend. Das Autopilotsystem stellt die prognostizierten Fahrtdaten ausgehend von Navigationsdaten der Fahrt, Betriebsparametern des Elektrofahrzeugs, Verkehrsinformationen, Wetterinformationen und dergleichen bereit.Each electric motor of the electric vehicle and each clutch of the electric vehicle are advantageously controlled by a control unit, and in particular the driving data of the electric vehicle are forecast, provided and transmitted to the control unit by an autopilot system of the electric vehicle. The central control unit continuously checks the occurrence or presence of the operating conditions on the basis of the predicted travel data and the kinetic energies stored in the electric motors and controls the electric motors and clutches accordingly. The autopilot system provides the predicted trip data based on navigation data of the trip, operating parameters of the electric vehicle, traffic information, weather information and the like.
Gegenstand der Erfindung ist auch ein Elektrofahrzeug, mit einem ersten Elektromotor, einer von dem ersten Elektromotor angetriebenen ersten Achse, einer ersten Kupplung, welche ausgebildet ist, den ersten Elektromotor von der ersten Achse abzukoppeln oder an die erste Achse anzukoppeln, und mit einem Steuergerät, welches konfiguriert ist, durch Steuern der ersten Kupplung einen Betriebsmodus des Elektrofahrzeugs einzustellen. Das Elektrofahrzeug erlaubt ein von dem Steuergerät automatisch gesteuertes Ankoppeln des ersten Elektromotors an und ein Abkoppeln des ersten Elektromotors von der ersten Achse. Diese Möglichkeit erlaubt eine Vielzahl unterschiedlicher Betriebsmodi.The invention also relates to an electric vehicle with a first electric motor, a first axle driven by the first electric motor, a first clutch which is designed to decouple the first electric motor from the first axle or to be coupled to the first axle, and with a control unit, which is configured to set an operating mode of the electric vehicle by controlling the first clutch. The electric vehicle allows the first electric motor to be automatically coupled by the control unit and the first electric motor to be uncoupled from the first axle. This option allows a variety of different operating modes.
Erfindungsgemäß wird in einem ersten Schubmodus die erste Achse mittels einer elektrischen Energie angetrieben und in einem zweiten Schubmodus die erste Achse ausschließlich mittels einer kinetischen Energie angetrieben, welche als eine Rotationsenergie in dem ersten Elektromotor gespeichert ist, insbesondere in einem erfindungsgemäßen Verfahren. Das Elektrofahrzeug weist somit zwei Schubmodi auf, von denen einer keine elektrische Energie benötigt und eine Fahrzeugbatterie nicht belastet. Auf diese Weise ist ein Wirkungsgrad des Elektrofahrzeugs erhöht.According to the invention, the first axis is driven by means of electrical energy in a first push mode and the first axis is driven exclusively by means of kinetic energy in a second push mode, which is stored as rotational energy in the first electric motor, in particular in a method according to the invention. The electric vehicle thus has two thrust modes, one of which requires no electrical energy and does not load a vehicle battery. An efficiency of the electric vehicle is increased in this way.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Elektrofahrzeug ein Autopilotsystem, welches konfiguriert ist, in einem erfindungsgemäßen Verfahren Fahrtdaten zu prognostizieren, bereitzustellen und an das Steuergerät zu übertragen. Das Autopilotsystem ist also ausgebildet, die prognostizierten Fahrtdaten ausgehend von Navigationsdaten der Fahrt, Betriebsparametern des Elektrofahrzeugs, Verkehrsinformationen, Wetterinformationen und dergleichen zu berechnen. Entsprechend kann das Steuergerät die erste Kupplung und den ersten Elektromotor abhängig von den prognostizierten Fahrtdaten steuern.In a preferred embodiment, the electric vehicle comprises an autopilot system which is configured to forecast, provide and transmit trip data to the control unit in a method according to the invention. The autopilot system is thus designed to calculate the predicted trip data based on navigation data of the trip, operating parameters of the electric vehicle, traffic information, weather information and the like. Accordingly, the control unit can control the first clutch and the first electric motor depending on the predicted travel data.
In weiteren Ausführungsformen umfasst das Elektrofahrzeug einen zweiten Elektromotor, eine von dem zweiten Elektromotor angetriebene zweite Achse und eine zweite Kupplung, welche ausgebildet ist, den zweiten Elektromotor von der zweiten Achse mechanisch abzukoppeln oder an die zweite Achse mechanisch anzukoppeln, wobei das Steuergerät konfiguriert ist, die zweite Kupplung zu steuern, um den zweiten Elektromotor von der zweiten Achse mechanisch abzukoppeln oder den zweiten Elektromotor an die zweite Achse mechanisch anzukoppeln, insbesondere in einem erfindungsgemäßen Verfahren. Die zweite von dem zweiten Elektromotor angetriebene Achse ermöglicht einen hinsichtlich unterschiedlicher Betriebsmodi sehr flexiblen Betrieb des Elektrofahrzeugs, wodurch der Wirkungsgrad des Elektrofahrzeugs weiter erhöht ist.In further embodiments, the electric vehicle comprises a second electric motor, a second axis driven by the second electric motor and a second clutch, which is designed to mechanically decouple the second electric motor from the second axis or to mechanically couple it to the second axis, the control device being configured, to control the second clutch in order to mechanically decouple the second electric motor from the second axis or to mechanically couple the second electric motor to the second axis, in particular in a method according to the invention. The second axis driven by the second electric motor enables the electric vehicle to be operated very flexibly with regard to different operating modes, as a result of which the efficiency of the electric vehicle is further increased.
Die Erfindung ist anhand einer Ausführungsform in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird unter Bezugnahme auf die Zeichnung weiter beschrieben. Es zeigt:
-
1 in einer schematischen Darstellung eine Draufsicht einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Elektrofahrzeugs.
-
1 a schematic representation of a top view of an embodiment of the electric vehicle according to the invention.
Ferner umfasst das Elektrofahrzeug
Es versteht sich, dass die erste Achse
Das Elektrofahrzeug
Zudem umfasst das Elektrofahrzeug
Während einer autonomen Fahrt des Elektrofahrzeugs
In einem zweiten Schubmodus wird die mit dem ersten Elektromotor
In einem ersten Rekuperationsmodus verzögert der mit der ersten Achse
In einem zweiten Rekuperationsmodus rekuperiert der von der ersten Achse
In einem Auslaufmodus läuft der von der ersten Achse
Daneben wird die zweite Achse
Weiterhin werden während der autonomen Fahrt fortlaufend Fahrtdaten des Elektrofahrzeugs
Dabei wird der erste Elektromotor
Ferner wird dabei der erste Elektromotor
Die ersten und zweiten Schubbedingungen, die ersten und zweiten Rekuperationsbedingungen und die Auslaufbedingung sind disjunkt vorgesehen und sorgfältig aufeinander und auf die prognostizierten Fahrtdaten abgestimmt, um in den Schubmodi möglichst wenig elektrische Energie für den Antrieb zu verbrauchen, um in den Rekuperationsmodi möglichst viel bereits verbrauchte elektrische Energie durch Rekuperation zurückzugewinnen und um in dem Auslaufmodus möglichst wenig bereits verbrauchte elektrische Energie dissipativ zu verlieren.The first and second overrun conditions, the first and second recuperation conditions and the run-out condition are provided disjointly and carefully coordinated with each other and with the forecast travel data in order to consume as little electrical energy as possible in the overrun modes in order to use as much electrical energy as possible in the recuperation modes Recover energy through recuperation and in order to dissipatively lose as little electrical energy already consumed in the run-down mode.
Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahren zum Betreiben eines Elektrofahrzeugs
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Elektrofahrzeugelectric vehicle
- 1010
- erste Antriebsgruppefirst drive group
- 1111
- erste Achsefirst axis
- 1212
- erstes Differentialfirst differential
- 1313
- erste Kupplungfirst clutch
- 1414
- erstes Getriebefirst gear
- 1515
- erster Elektromotorfirst electric motor
- 2020
- zweite Antriebsgruppesecond drive group
- 2121
- zweite Achsesecond axis
- 2222
- zweites Differentialsecond differential
- 2323
- zweite Kupplungsecond clutch
- 2424
- zweites Getriebesecond gear
- 2525
- zweiter Elektromotorsecond electric motor
- 3030
- Steuergerätcontrol unit
- 4040
- AutopilotsystemAutopilot System
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
- DE 102017126166 A1 [0007]DE 102017126166 A1 [0007]
- DE 102010046048 A1 [0008]DE 102010046048 A1 [0008]
- DE 102015008423 A1 [0011]DE 102015008423 A1 [0011]
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2018
- 2018-08-23 DE DE102018214246.7A patent/DE102018214246A1/en active Pending
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