DE102019209280A1 - Fahrzeug und Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeuges - Google Patents

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Abstract

Fahrzeug (1) und Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeuges (1) aufweisend zumindest eine Schalteinheit (5, 10) und als Komponenten zumindest zwei elektrische Energiespeicher (7, 16), zumindest zwei Elektromotoren (4, 11, 14, 18) und zumindest zwei Umrichter (6, 9, 15, 17),wobei ein elektrischer Energiespeicher (7, 16) mittels einer Schalteinheit (5, 10) wahlweise mit einem oder mehreren Umrichtern (6, 9, 15, 17) elektrisch leitend verbindbar ist,wobei ein Umrichter (6, 9, 15, 17) mittels einer Schalteinheit (5, 10) wahlweise mit einem oder mehreren Elektromotoren (4, 11, 14, 18) elektrisch leitend verbindbar ist, wobei ein Umrichter (6, 9, 15, 17) mittels einer Schalteinheit (5, 10) wahlweise mit einem oder mehreren elektrischen Energiespeichern (7, 16) elektrisch leitend verbindbar ist.

Description

  • Feld der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Fahrzeug und ein Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeuges.
  • Stand der Technik
  • Die DE 10 2016 011 238 A1 zeigt eine Schaltanordnung für einen elektrischen Antriebsstrang, der vier Elektromotoren, vier Umrichter und vier Batterien aufweist. Dabei ist jedem Elektromotor ein Umrichter fest zugeordnet. Jede Batterie ist mittels der Schaltanordnung mit einem oder mehreren Elektromotoren verbindbar.
  • Die KR 2017 0008922 A zeigt ein Umrichtersystem für ein Fahrzeug, das einen ersten und einen zweiten Motor aufweist. Das Umrichtersystem weist einen ersten Umrichter und einen zweiten Umrichter auf. Der erste und zweite sind jeweils mit dem ersten Motor oder dem zweiten Motor verbindbar.
  • Die DE 10 2015 011 230 A1 zeigt eine Energiespeichervorrichtung für ein elektrisches Wechselspannungsnetz mit Umsetzern, Speicherelementen und Multiplexer-Schalteinrichtungen.
  • Die US 2017/0244248 A1 zeigt ein Wechselrichtersystem mit Multiplexer-Schalteinrichtungen.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Der Kern der Erfindung bei dem Fahrzeug aufweisend zumindest eine Schalteinheit und als Komponenten zumindest zwei elektrische Energiespeicher, zumindest zwei Elektromotoren und zumindest zwei Umrichter, besteht darin, dass ein elektrischer Energiespeicher mittels einer Schalteinheit wahlweise mit einem oder mehreren Umrichtern elektrisch leitend verbindbar ist, wobei ein Umrichter mittels einer Schalteinheit wahlweise mit einem oder mehreren Elektromotoren elektrisch leitend verbindbar ist, wobei ein Umrichter mittels einer Schalteinheit wahlweise mit einem oder mehreren elektrischen Energiespeichern elektrisch leitend verbindbar ist.
  • Hintergrund der Erfindung ist, dass die Komponenten des Fahrzeuges einander nicht fest zugeordnet sind, die Zuordnung der Komponenten zueinander ist also variabel. Dadurch ist eine Konfiguration der Komponenten des Fahrzeuges wählbar, mit der der Wirkungsgrad des Fahrzeuges optimierbar ist.
  • Vorteilhafterweise kann bei einem Ausfall einer Komponente des Fahrzeuges diese Komponente durch eine gleichartige Komponente ersetzt werden. Dazu wird die ausgefallene Komponente mittels der Schalteinheit von den anderen Komponenten getrennt und die gleichartige Komponente anstelle der ausgefallenen Komponente mit den anderen Komponenten verbunden.
  • Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist jeder elektrische Energiespeicher mit jedem Umrichter elektrisch leitend verbindbar. Dabei ist ein defekter elektrischer Energiespeicher oder ein elektrischer Energiespeicher, der einen niedrigen Ladezustand aufweist, durch jeden anderen betriebsbereiten elektrischen Energiespeicher ersetzbar. Somit ist die Verfügbarkeit des Fahrzeuges verbessert.
  • Von Vorteil ist es weiterhin, wenn jeder Elektromotor mit jedem Umrichter elektrisch leitend verbindbar ist. Somit ist ein defekter Umrichter durch jeden anderen betriebsbereiten Umrichter ersetzbar. Dadurch ist die Verfügbarkeit des Fahrzeuges weiter verbessert.
  • Vorteilhafterweise ist eine erste Schalteinheit zwischen den Elektromotoren und den Umrichtern angeordnet. Mittels der ersten Schalteinheit ist jeder Elektromotor mit jedem Umrichter verbindbar, insbesondere automatisiert verbindbar.
  • Dabei ist es von Vorteil, wenn eine zweite Schalteinheit zwischen den elektrischen Energiespeichern und den Umrichtern angeordnet ist. Mittels der zweiten Schalteinheit ist jeder elektrische Energiespeicher mit jedem Umrichter verbindbar, insbesondere automatisiert verbindbar.
  • Vorteilhafterweise ist die erste Schalteinheit und/oder die zweite Schalteinheit als Stromweiche ausgeführt. Somit ist die Schalteinheit robust ausführbar.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist zumindest eine Schalteinheit als Multiplexer-Schalteinrichtung ausgeführt. Dadurch ist die Schalteinheit kompakt ausführbar.
  • Weiterhin ist es von Vorteil, wenn das Fahrzeug eine Steuereinheit aufweist, die eingerichtet ist, die zumindest eine Schalteinheit anzusteuern. Mittels der Steuereinheit sind die Betriebszustände der Komponenten des Fahrzeuges erfassbar und auswertbar. Dabei ist die Schalteinheit derart ansteuerbar, dass auf Basis der Betriebszustände der Komponenten der Wirkungsgrad des Fahrzeuges optimierbar ist. Dabei wird beispielsweise der Energieverbrauch oder der Verschleiß des Fahrzeuges minimiert beziehungsweise die Lebensdauer der Komponenten oder des Fahrzeuges maximiert.
  • Dabei ist es von Vorteil, wenn die Steuereinheit eingerichtet ist, die Betriebszustände der Komponenten auszuwerten und die zumindest eine Schalteinheit derart anzusteuern, dass die Komponenten derart miteinander verbunden werden, dass ein Wirkungsgrad des Fahrzeuges optimiert wird. Somit ist beispielsweise der Energieverbrauch oder der Verschleiß des Fahrzeuges minimierbar beziehungsweise die Lebensdauer der Komponenten oder des Fahrzeuges maximierbar.
  • Vorteilhafterweise ist die Steuereinheit eingerichtet, einen kritischen Betriebszustand zumindest einer Komponente zu erkennen und die zumindest eine Schalteinheit derart anzusteuern, dass diese Komponente von den anderen Komponenten getrennt wird und eine gleichartige Komponente anstelle dieser Komponente mit zumindest einer der Komponenten verbunden wird. Dadurch ist die Verfügbarkeit des Fahrzeuges verbessert.
  • Weiterhin ist es von Vorteil, wenn die Umrichter als eine einzige Umrichtereinheit ausgeführt sind, insbesondere die eine Multi-Core-Leistungselektronik aufweist. Durch die Verwendung einer einzigen Umrichtereinheit sind die Umrichter kompakt ausführbar. Dabei weist die Umrichtereinheit zumindest zwei autarke Untereinheiten auf, die jeweils als ein Umrichter fungieren.
  • Vorteilhafterweise sind die Komponenten zentral in dem Fahrzeug angeordnet. Dabei sind die Komponenten zentral in einem mittleren Bereich des Fahrzeugbodens anordenbar, wodurch sie im Falle eines Unfalls des Fahrzeugs vor mechanischer Beschädigung geschützt sind.
  • Alternativ sind die Komponenten dezentral in dem Fahrzeug angeordnet. Somit ist der Bauraum des Fahrzeuges besser nutzbar als bei einer zentralen Anordnung. Die Komponenten werden dabei dort angeordnet, wo Platz im Fahrzeug verfügbar ist.
  • Der Kern der Erfindung bei dem Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeuges, insbesondere wie zuvor beschrieben beziehungsweise nach einem der auf ein Fahrzeug bezogenen Ansprüche, aufweisend zumindest eine Schalteinheit und als Komponenten zumindest zwei Elektromotoren, zumindest zwei Umrichter und zumindest zwei elektrische Energiespeicher, besteht darin, dass die Betriebszustände der Komponenten erfasst und ausgewertet werden und die Komponenten ausgewählt und mittels der Schalteinheit miteinander verbunden werden, wobei bei der Auswahl der Komponenten ein Wirkungsgrad des Fahrzeuges verwendet wird.
  • Hintergrund der Erfindung ist, dass die Komponenten derart ausgewählt und miteinander kombiniert werden können, dass der Wirkungsgrad des Fahrzeuges optimiert wird. Dadurch wird die Verfügbarkeit und/oder die Reichweite des Fahrzeuges verbessert und/oder der Verschleiß wird reduziert.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung wird, wenn ein kritischer Betriebszustand einer der Komponenten festgestellt wird, die Komponente, die einen kritischen Betriebszustand aufweist, mittels der Schalteinheit durch eine gleichartige Komponente ersetzt. Somit ist die Komponente in einfacher Art und Weise, insbesondere automatisiert, austauschbar. Dabei verbleibt diese Komponente im Fahrzeug und wird lediglich durch die Schalteinheit von den anderen Komponenten getrennt. Die Komponente, die einen kritischen Betriebszustand aufweist, kann zu einem späteren Zeitpunkt wieder zugeschaltet werden und/oder bei einem Werkstattaufenthalt des Fahrzeuges aus dem Fahrzeug entnommen werden.
  • Von Vorteil ist es dabei, wenn die Schalteinheit zum Ersetzen der Komponente, die einen kritischen Betriebszustand aufweist, diese Komponente von den anderen Komponenten trennt, und danach die Schalteinheit die gleichartige Komponente anstelle der Komponente, die einen kritischen Betriebszustand aufweist, mit zumindest einer der anderen Komponenten verbindet. Dadurch kann die Komponente automatisiert ausgetauscht werden. Die Verfügbarkeit des Fahrzeuges ist verbessert.
  • Vorteilhafterweise wird das Verfahren ausgeführt, während das Fahrzeug angetrieben wird. Dabei tritt kein Ausfall des Fahrzeuges auf. Das Fahrzeug kann mit einer Komponente, die einen kritischen Betriebszustand aufweist, weiterfahren, bis diese in einer Werkstatt ersetzt werden kann oder die Komponente wieder betriebsbereit ist.
  • Die obigen Ausgestaltungen und Weiterbildungen lassen sich, sofern sinnvoll, beliebig miteinander kombinieren. Weitere mögliche Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmalen der Erfindung. Insbesondere wird dabei der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der vorliegenden Erfindung hinzufügen.
  • Figurenliste
  • Im folgenden Abschnitt wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen, aus denen sich weitere erfinderische Merkmale ergeben können, auf die die Erfindung aber in ihrem Umfang nicht beschränkt ist, erläutert. Die Ausführungsbeispiele sind in den Zeichnungen dargestellt.
  • Es zeigen:
    • 1 eine schematische Darstellung eines Antriebstranges eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Fahrzeugs 1;
    • 2 eine schematische Darstellung eines Antriebstranges eines zweiten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Fahrzeugs 21;
    • 3 eine schematische Darstellung eines Antriebstranges eines dritten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Fahrzeugs 31; und
    • 4 ein Ablaufdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betreiben eines Fahrzeugs (1, 21, 31).
  • In 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Fahrzeugs 1 dargestellt.
  • Der Antriebstrang des ersten Ausführungsbeispiels des Fahrzeugs 1 weist auf:
    • - eine erste Antriebsachse 3,
    • - eine zweite Antriebsachse 12,
    • - ein erstes Getriebe 2,
    • - ein zweites Getriebe 13,
    • - einen ersten Elektromotor 4,
    • - einen zweiten Elektromotor 11,
    • - einen dritten Elektromotor 18,
    • - einen vierten Elektromotor 14,
    • - einen ersten elektrischen Energiespeicher 7,
    • - einen zweiten elektrischen Energiespeicher 16,
    • - einen ersten Umrichter 6,
    • - einen zweiten Umrichter 9,
    • - einen dritten Umrichter 17,
    • - einen vierten Umrichter 15,
    • - eine erste Schalteinheit 5,
    • - eine zweite Schalteinheit 10 und
    • - eine Steuereinheit 8.
  • Die erste Antriebsachse 3 ist mittels des ersten Getriebes 2 mit dem ersten Elektromotor 4 und/oder dem dritten Elektromotor 18 verbindbar, insbesondere koppelbar. Die erste Antriebsachse 3 ist mittels des ersten Elektromotors 4 und/oder des dritten Elektromotors 18 antreibbar.
  • Die zweite Antriebsachse 12 ist mittels des zweiten Getriebes 13 mit dem zweiten Elektromotor 11 und/oder dem vierten Elektromotor 14 verbindbar, insbesondere koppelbar. Die zweite Antriebsachse 12 ist mittels des zweiten Elektromotors 11 und/oder mittels des vierten Elektromotors 4 antreibbar.
  • Das erste Getriebe 2 und/oder das zweite Getriebe 13 ist als Kopplungsgetriebe ausgeführt.
  • Der erste Elektromotor 4 ist mittels der ersten Schalteinheit 5 mit dem ersten Umrichter 6 oder dem dritten Umrichter 17 verbindbar. Der erste Umrichter 6 ist eingerichtet, aus einer Gleichspannung des ersten elektrischen Energiespeichers 7 eine Wechselspannung für den ersten Elektromotor 4 zu generieren. Der dritte Umrichter 17 ist eingerichtet, aus einer Gleichspannung des ersten elektrischen Energiespeichers 7 eine Wechselspannung für den ersten Elektromotor 4 zu generieren.
  • Der dritte Elektromotor 18 ist mittels der ersten Schalteinheit 5 mit dem ersten Umrichter 6 oder dem dritten Umrichter 17 verbindbar. Der erste Umrichter 6 ist eingerichtet, aus einer Gleichspannung des ersten elektrischen Energiespeichers 7 eine Wechselspannung für den dritten Elektromotor 18 zu generieren. Der dritte Umrichter 17 ist eingerichtet, aus einer Gleichspannung des ersten elektrischen Energiespeichers 7 eine Wechselspannung für den dritten Elektromotor 18 zu generieren.
  • Der zweite Elektromotor 11 ist mittels der zweiten Schalteinheit 10 mit dem zweiten Umrichter 9 oder dem vierten Umrichter 15 verbindbar. Der zweite Umrichter 9 ist eingerichtet, aus einer Gleichspannung des zweiten elektrischen Energiespeichers 16 eine Wechselspannung für den zweiten Elektromotor 11 zu generieren. Der zweite Umrichter 9 ist eingerichtet, aus einer Gleichspannung des zweiten elektrischen Energiespeichers 16 eine Wechselspannung für den zweiten Elektromotor 11 zu generieren.
  • Der vierte Elektromotor 14 ist mittels der zweiten Schalteinheit 10 mit dem zweiten Umrichter 9 oder dem vierten Umrichter 15 verbindbar. Der zweite Umrichter 9 ist eingerichtet, aus einer Gleichspannung des zweiten elektrischen Energiespeichers 16 eine Wechselspannung für den vierten Elektromotor 14 zu generieren. Der zweite Umrichter 9 ist eingerichtet, aus einer Gleichspannung des zweiten elektrischen Energiespeichers 16 eine Wechselspannung für den vierten Elektromotor 14 zu generieren.
  • Der erste elektrische Energiespeicher 7 ist elektrisch leitend mit dem ersten Umrichter 6 und/oder dem dritten Umrichter 17 verbunden. Der zweite elektrische Energiespeicher 16 ist elektrisch leitend mit dem zweiten Umrichter 9 und/oder dem vierten Umrichter 15 verbunden.
  • Die Steuereinheit 8 steuert die erste Schalteinheit 5 und die zweite Schalteinheit 10. Die erste Schalteinheit 5 und die zweite Schalteinheit 10 sind jeweils als Stromweiche ausgeführt und signalleitend mit der Steuereinheit 8 verbunden.
  • Vorzugsweise ist die Steuereinheit 8 als zentrale Steuereinheit des Fahrzeugs 1 ausgeführt. Als zentrale Steuereinheit des Fahrzeugs 1 ist die Steuereinheit 8 signalleitend mit den Umrichtern (6, 9, 15, 17), Sensoren und einer Bedienschnittstelle des Fahrzeugs verbunden.
  • 2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Fahrzeugs 21.
  • Der Antriebstrang des zweiten Ausführungsbeispiels des Fahrzeugs 21 weist auf:
    • - eine erste Antriebsachse 3,
    • - eine zweite Antriebsachse 12,
    • - ein erstes Getriebe 2,
    • - ein zweites Getriebe 13,
    • - einen ersten Elektromotor 4,
    • - einen zweiten Elektromotor 11,
    • - einen dritten Elektromotor 18,
    • - einen vierten Elektromotor 14,
    • - einen ersten elektrischen Energiespeicher 7,
    • - einen zweiten elektrischen Energiespeicher 16,
    • - einen dritten elektrischen Energiespeicher 27,
    • - einen vierten elektrischen Energiespeicher 26,
    • - einen ersten Umrichter 6,
    • - einen zweiten Umrichter 9,
    • - einen dritten Umrichter 17,
    • - einen vierten Umrichter 15,
    • - eine erste Schalteinheit 25,
    • - eine zweite Schalteinheit 20 und
    • - eine Steuereinheit 8.
  • Der Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel des Fahrzeugs 1 liegt beim zweiten Ausführungsbeispiel des Fahrzeugs 21 darin, dass der Antriebsstrang des Fahrzeugs 21 vier elektrische Energiespeicher (7, 16, 26, 27) aufweist.
  • Jeder der elektrischen Energiespeicher (7, 16, 26, 27) ist mittels der zweiten Schalteinheit 20 mit jedem der Umrichter (6, 9, 15, 17) elektrisch leitend verbindbar. Dabei ist ein elektrischer Energiespeicher (7, 16, 26, 27) mit allen Umrichtern (6, 9, 15, 17), mit einem der Umrichter (6, 9, 15, 17) oder mit einer Teilmenge der Umrichter (6, 9, 15, 17), insbesondere mit zwei oder drei Umrichtern (6, 9, 15, 17) elektrisch leitend verbindbar. Andererseits ist ein Umrichter (6, 9, 15, 17) mit allen elektrischen Energiespeichern (7, 16, 26, 27), mit einem der elektrischen Energiespeicher (7, 16, 26, 27) oder mit einer Teilmenge der elektrischen Energiespeicher (7, 16, 26, 27), insbesondere mit zwei oder drei elektrischen Energiespeichern (7, 16, 26, 27) elektrisch leitend verbindbar.
  • Jeder der Umrichter (6, 9, 15, 17) ist mittels der ersten Schalteinheit 25 mit jedem der Elektromotoren (4, 11, 14, 18) elektrisch leitend verbindbar. Dabei ist ein Umrichter (6, 9, 15, 17) mit allen Elektromotoren (4, 11, 14, 18), mit einem der Elektromotoren (4, 11, 14, 18) oder mit einer Teilmenge der Elektromotoren (4, 11, 14, 18), insbesondere mit zwei oder drei Elektromotoren (4, 11, 14, 18) elektrisch leitend verbindbar.
  • Die erste Schalteinheit 25 und die zweite Schalteinheit 20 sind als Multiplexer-Schalteinrichtung ausgeführt.
  • Gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel des Fahrzeugs 21 sind die elektrischen Energiespeicher (7, 16, 26, 27) und/oder die Umrichter (6, 9, 15, 17) dezentral in dem Fahrzeug 21 angeordnet. Dabei ist jeweils ein Umrichter (6, 9, 15, 17) benachbart zu jeweils einem Elektromotor (4, 11, 14, 18) angeordnet, insbesondere an dem Elektromotor (4, 11, 14, 18) angeordnet. Die elektrischen Energiespeicher (7, 16, 26, 27) sind benachbart zu den Elektromotoren (4, 11, 14, 18) zwischen den Antriebsachsen (3, 12) oder in Fahrtrichtung des Fahrzeugs vor oder hinter beiden Antriebsachsen (3, 12) angeordnet.
  • 3 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Fahrzeugs 31.
  • Der Unterschied zum zweiten Ausführungsbeispiel des Fahrzeugs 21 liegt beim dritten Ausführungsbeispiel des Fahrzeugs 31 darin, dass die Umrichter (6, 9, 15, 17) und/oder die elektrischen Energiespeicher (7, 16, 26, 27) zentral in dem Fahrzeug 31 angeordnet sind. Dabei sind die Umrichter (6, 9, 15, 17) und/oder die elektrischen Energiespeicher (7, 16, 26, 27) zwischen der ersten Antriebsachse 3 und der zweiten Antriebsachse 12 angeordnet.
  • Vorzugsweise sind die Umrichter (6, 9, 15, 17) als eine zentrale Umrichtereinheit ausgeführt, insbesondere wobei die Umrichtereinheit eine Multi-Core-Leistungselektronik aufweist.
  • In 4 ist ein Ablaufdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betreiben eines Fahrzeugs (1, 21, 31) dargestellt. Dabei weist das Fahrzeug (1, 21, 31) zumindest eine Schalteinheit (5, 10, 20, 25) und als Komponenten zumindest zwei Elektromotoren (4, 11, 14, 18), zumindest zwei Umrichter (6, 9, 15, 17) und zumindest zwei elektrische Energiespeicher (7, 16, 26, 27) auf.
  • In einem ersten Verfahrensschritt 101 werden die Betriebszustände der Komponenten ausgewertet und gegebenenfalls ein kritischer Betriebszustand einer der Komponenten festgestellt.
  • In einem zweiten Verfahrensschritt 102 wird die Schalteinheit (5, 10, 20, 25) angesteuert.
  • In einem dritten Verfahrensschritt 103 werden die Komponenten aufgrund ihrer Betriebszustände derart ausgewählt und miteinander verbunden, dass ein Wirkungsgrad des Fahrzeuges optimiert wird. Dabei werden die Komponenten derart ausgewählt, dass sie an die Betriebsstrategie des Fahrzeugs angepasst werden. Zum Beispiel kann aufgrund der Beladung des Fahrzeuges eine unterschiedliche Drehmomentanforderung der beiden Antriebsachsen (3, 12) vorliegen. Alternativ kann durch die Auswahl der Komponenten die Ladestrategie angepasst werden, um die Reichweite des Fahrzeugs zu erhöhen.
  • Vorzugsweise wird dabei die Komponente, die einen kritischen Betriebszustand aufweist, durch eine gleichartige Komponente ersetzt. Dabei trennt die Schalteinheit (5, 10, 20, 25) die Komponente, die einen kritischen Betriebszustand aufweist, von den anderen Komponenten. Danach verbindet Schalteinheit die gleichartige Komponente anstelle der Komponente, die einen kritischen Betriebszustand aufweist, mit zumindest einer der anderen Komponenten.
  • Vorzugsweise wird das Verfahren ausgeführt, während das Fahrzeug angetrieben wird.
  • Ein kritischer Betriebszustand eines Elektromotors ist beispielsweise ein Ausfall des Elektromotors und/oder eine Blockade des Rotors des Elektromotors und/oder eine Überhitzung des Elektromotors.
  • Ein kritischer Betriebszustand eines elektrischen Energiespeichers ist beispielsweise ein niedriger Ladezustand oder eine Überspannung oder eine zu hohe oder zu niedrige Temperatur des elektrischen Energiespeichers.
  • Ein kritischer Betriebszustand eines Umrichters ist beispielsweise eine Überlastung oder ein Defekt oder eine Überhitzung des Umrichters.
  • Dabei kann ein Umrichter mit einem oder mehreren, insbesondere allen, Elektromotoren elektrisch leitend verbunden werden.
  • Ein elektrischer Energiespeicher kann mit einem oder mehreren, insbesondere allen, Umrichtern verbunden werden.
  • Unter einem elektrischen Energiespeicher wird hierbei ein wiederaufladbarer Energiespeicher verstanden, insbesondere aufweisend eine elektrochemische Energiespeicherzelle und/oder ein Energiespeichermodul aufweisend zumindest eine elektrochemische Energiespeicherzelle und/oder ein Energiespeicherpack aufweisend zumindest ein Energiespeichermodul. Die Energiespeicherzelle ist als lithiumbasierte Batteriezelle, insbesondere Lithium-Ionen-Batteriezelle, ausführbar. Alternativ ist die Energiespeicherzelle als Lithium-Polymer-Batteriezelle oder Nickel-Metallhydrid-Batteriezelle oder Blei-Säure-Batteriezelle oder Lithium-Luft-Batteriezelle oder Lithium-Schwefel-Batteriezelle ausgeführt. Alternativ ist die elektrische Energiespeicherzelle als Brennstoffzelle ausführbar beziehungsweise der elektrische Energiespeicher kann zumindest eine Brennstoffzelle aufweisen.
  • Unter einem Fahrzeug wird hierbei ein Landfahrzeug, insbesondere ein Personenkraftwagen oder ein Bus oder ein Lastkraftwagen oder ein Fahrerloses Transportsystem, oder ein Wasserfahrzeug oder ein Luftfahrzeug verstanden. Das Fahrzeug kann autonom steuerbar ausgeführt sein.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Claims (15)

  1. Fahrzeug (1, 21, 31) aufweisend zumindest eine Schalteinheit (5, 10, 20, 25) und als Komponenten zumindest zwei elektrische Energiespeicher (7, 16, 26, 27), zumindest zwei Elektromotoren (4, 11, 14, 18) und zumindest zwei Umrichter (6, 9, 15, 17), dadurch gekennzeichnet, dass ein elektrischer Energiespeicher (7, 16, 26, 27) mittels einer Schalteinheit (5, 10, 20, 25) wahlweise mit einem oder mehreren Umrichtern (6, 9, 15, 17) elektrisch leitend verbindbar ist, wobei ein Umrichter (6, 9, 15, 17) mittels einer Schalteinheit (5, 10, 20, 25) wahlweise mit einem oder mehreren Elektromotoren (4, 11, 14, 18) elektrisch leitend verbindbar ist, wobei ein Umrichter (6, 9, 15, 17) mittels einer Schalteinheit (5, 10, 20, 25) wahlweise mit einem oder mehreren elektrischen Energiespeichern (7, 16, 26, 27) elektrisch leitend verbindbar ist.
  2. Fahrzeug (1, 21, 31) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jeder elektrische Energiespeicher (7, 16, 26, 27) mit jedem Umrichter (6, 9, 15, 17) elektrisch leitend verbindbar ist.
  3. Fahrzeug (1, 21, 31) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Elektromotor (4, 11, 14, 18) mit jedem Umrichter (6, 9, 15, 17) elektrisch leitend verbindbar ist.
  4. Fahrzeug (1, 21, 31) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Schalteinheit (5) zwischen den Elektromotoren (4, 11, 14, 18) und den Umrichtern (6, 9, 15, 17) angeordnet ist.
  5. Fahrzeug (1, 21, 31) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine zweite Schalteinheit (10) zwischen den elektrischen Energiespeichern (7, 16, 26, 27) und den Umrichtern (6, 9, 15, 17) angeordnet ist.
  6. Fahrzeug (1, 21, 31) nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Schalteinheit (5) und/oder die zweite Schalteinheit (10) als Stromweiche ausgeführt ist.
  7. Fahrzeug (1, 21, 31) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Schalteinheit (20, 25) als Multiplexer-Schalteinrichtung ausgeführt ist.
  8. Fahrzeug (1, 21, 31) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeug (1, 21, 31) eine Steuereinheit (8) aufweist, die eingerichtet ist, die zumindest eine Schalteinheit (5, 10, 20, 25) anzusteuern.
  9. Fahrzeug (1, 21, 31) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (8) eingerichtet ist, die Betriebszustände der Komponenten auszuwerten und die zumindest eine Schalteinheit (5, 10, 20, 25) derart anzusteuern, dass die Komponenten derart miteinander verbunden werden, dass ein Wirkungsgrad des Fahrzeuges (1, 21, 31) optimiert wird, und/oder wobei die Steuereinheit (8) eingerichtet ist, einen kritischen Betriebszustand zumindest einer Komponente zu erkennen und die zumindest eine Schalteinheit (5, 10, 20, 25) derart anzusteuern, dass diese Komponente von den anderen Komponenten getrennt wird und eine gleichartige Komponente anstelle dieser Komponente mit zumindest einer der Komponenten verbunden wird.
  10. Fahrzeug (1, 21, 31) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Umrichter (6, 9, 15, 17) als eine einzige Umrichtereinheit ausgeführt sind, insbesondere wobei die Umrichtereinheit eine Multi-Core-Leistungselektronik aufweist.
  11. Fahrzeug (1, 21, 31) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Komponenten zentral oder dezentral in dem Fahrzeug (1, 21, 31) angeordnet sind.
  12. Verfahren (100) zum Betreiben eines Fahrzeuges (1, 21, 31), insbesondere nach einem der vorherigen Ansprüche, aufweisend zumindest eine Schalteinheit (5, 10, 20, 25) und als Komponenten zumindest zwei Elektromotoren (4, 11, 14, 18), zumindest zwei Umrichter (6, 9, 15, 17) und zumindest zwei elektrische Energiespeicher (7, 16, 26, 27), dadurch gekennzeichnet, dass die Betriebszustände der Komponenten erfasst und ausgewertet werden und die Komponenten ausgewählt und mittels der Schalteinheit miteinander verbunden werden, wobei bei der Auswahl der Komponenten ein Wirkungsgrad des Fahrzeuges (1, 21, 31) verwendet wird.
  13. Verfahren (100) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass wenn ein kritischer Betriebszustand einer der Komponenten festgestellt wird, die Komponente, die einen kritischen Betriebszustand aufweist, mittels der Schalteinheit (5, 10, 20,25) durch eine gleichartige Komponente ersetzt wird.
  14. Verfahren (100) nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalteinheit (5, 10, 20, 25) zum Ersetzen der Komponente, die einen kritischen Betriebszustand aufweist, diese Komponente von den anderen Komponenten trennt, und danach die Schalteinheit die gleichartige Komponente anstelle der Komponente, die einen kritischen Betriebszustand aufweist, mit zumindest einer der anderen Komponenten verbindet.
  15. Verfahren (100) nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren ausgeführt wird, während das Fahrzeug angetrieben wird.
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