DE102020116351A1 - Elektro- oder Hybridfahrzeug mit einem redundanten Bordnetz - Google Patents

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Elektro- oder Hybridfahrzeug (1) mit einem redundanten Bordnetz (2), umfassend eine Vorderachse (24) deren Vorderräder (20, 21) über eine erste Fahrzeugbatterie (3) elektrisch antreibbar sind sowie eine Hinterachse (25) deren Hinterräder (22, 23) über eine zweite Fahrzeugbatterie (4) elektrisch antreibbar sind, wobei beide Fahrzeugbatterien (3, 4) nicht direkt miteinander elektrisch verbunden sind über eine zentrale Batteriemanagmenteonheit (9) überwachbar sind, derart, dass ein Ladezustand der jeweiligen Fahrzeugbatterie (3, 4) über einen ersten Fahrzeugbus (8) einem Fahrzeugsteuergerät (10) übermittelbar ist, wobei das Fahrzeugsteuergerät (10) über einen zweiten Fahrzeugbus (11) mit mehreren Antriebssteuergeräten (12, 13, 14, 15) elektrisch verbunden ist, wobei das Fahrzeugsteuergerät (10) den Ladungszustand beider Fahrzeugbatterien (3, 4) miteinander vergleicht und in Abhängigkeit des Ladungszustands eine Antriebssteuerung derart durchführt, dass i) bei einem höheren oder gleichen Ladungszustand der ersten Fahrzeugbatterie (3) gegenüber der zweiten Fahrzeugbatterie (4), ein zur Hinterachse (25) höheres Antriebsmoment an der Vorderachse (24) bereitgestellt, und ii) bei einem niedrigeren Ladungszustand der ersten Fahrzeugbatterie (3) gegenüber der zweiten Fahrzeugbatterie (4) ein zur Vorderachse (24) höheres Antriebsmoment an der Hinterachse (25) bereitgestellt wird.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Elektro- oder Hybridfahrzeug mit einem redundantem Bordnetz, welches eine maximale Energierückgewinnung durch Rekuperation ermöglicht.
  • Aus dem Stand der Technik sind Bordnetze mit Batterien für ein Kraftfahrzeug grundsätzlich bekannt.
  • So offenbart die DE 101 50 379 A1 ein Energieversorgungssystem, insbesondere für Kfz-Bordnetze, mit mehreren Verbrauchern, die über wenigstens eine Energiequelle mit Energie versorgt werden. Zur Verbesserung der Ausfallsicherheit der sicherheitsrelevanten Verbraucher wird vorgeschlagen, diese über eine erste Versorgungsleitung an eine erste Energiequelle und über eine zweite Versorgungsleitung an eine zweite Energiequelle anzuschließen.
  • Aus der DE 10 2005 058822 A1 ist zudem eine Vorrichtung und ein Verfahren zur redundanten Energieversorgung eines oder mehrerer Verbraucher, beispielsweise von sicherheitsrelevanten Verbrauchern, die mittels einer redundanten Architektur mit elektrischer Energie versorgt werden, bekannt.
  • Eine weitere Vorrichtung zur redundanten Energieversorgung sicherheitsrelevanter Verbraucher in Kraftfahrzeugen ist weiterhin aus der DE 103 48 162 B3 bekannt. Angesteuert durch Antriebsstrangsteuereinrichtungen werden Energieversorgungseinrichtungen je nach deren Zustand mit einem ersten oder einem zweiten Vorrichtungszweig verbunden, der mit einem ersten bzw. zweiten redundanten Bordnetz sowie redundanten sicherheitsrelevanten Verbrauchern verbindbar ist. Hierzu steuern die Antriebsstrangsteuereinrichtungen zwischen den Versorgungszweigen und den redundanten sicherheitsrelevanten Verbrauchern ausgebildete Schalter an. Zwischen diesen Schaltern und den redundanten sicherheitsrelevanten Verbrauchern sind Entkopplungselemente ausgebildet, die einen gerichteten Stromfluss vom ersten bzw. zweiten Vorrichtungszweig zu den redundanten sicherheitsrelevanten Verbrauchern gewährleisten.
  • Vor diesem Hintergrund ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein gegenüber dem Stand der Technik verbessertes Elektro- oder Hybridfahrzeug mit einem redundantem Bordnetz bereitzustellen.
  • Diese Aufgabe wird gelöst mit einem Elektro- oder Hybridfahrzeug gemäß den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1.
  • Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängig formulierten Ansprüchen angegeben. Die in den abhängig formulierten Ansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale sind in technologisch sinnvoller Weise miteinander kombinierbar und können weitere Ausgestaltungen der Erfindung definieren. Darüber hinaus werden die in den Ansprüchen angegebenen Merkmale in der Beschreibung näher präzisiert und erläutert, wobei weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung dargestellt werden.
  • Die Erfindung betrifft ein Elektro- oder Hybridfahrzeug mit einem redundanten Bordnetz, umfassend eine Vorderachse deren Vorderräder über eine erste Fahrzeugbatterie elektrisch antreibbar sind sowie eine Hinterachse deren Hinterräder über eine zweite Fahrzeugbatterie elektrisch antreibbar sind. Beide Fahrzeugbatterien sind nicht direkt miteinander elektrisch verbunden und über eine zentrale Batteriemanagmenteinheit überwachbar, derart, dass ein Ladezustand über einen ersten Fahrzeugbus einem Fahrzeugsteuergerät übermittelbar ist, wobei das Fahrzeugsteuergerät über einen zweiten Fahrzeugbus mit mehreren, vorzugsweise vier, Antriebssteuergeräten elektrisch verbunden ist. Das Fahrzeugsteuergerät vergleicht dabei den Ladungszustand beider Fahrzeugbatterien miteinander, wobei in Abhängigkeit des Ladungszustands eine Antriebssteuerung derart durchgeführt wird, dass i) bei einem höheren oder gleichen Ladungszustand der ersten Fahrzeugbatterie gegenüber der zweiten Fahrzeugbatterie, ein zur Hinterachse höheres Antriebsmoment an der Vorderachse bereitgestellt, und ii) bei einem niedrigeren Ladungszustand der ersten Fahrzeugbatterie gegenüber der zweiten Fahrzeugbatterie, ein zur Vorderachse höheres Antriebsmoment an der Hinterachse bereitgestellt wird.
  • Dadurch, dass beide Fahrzeugbatterien nicht direkt miteinander elektrisch verbunden sind, kann eine gegenseitige Beeinflussung dieser ausgeschlossen werden, so dass eine hohe Ausfallsicherheit des Bordnetzes gewährleistet ist und eine hohe Verfügbarkeit des Batteriesystems sichergestellt wird.
  • Die beiden Fahrzeugbatterien sind vorzugsweise über einen gemeinsamen Ladeanschluss aufladbar. Dies ist vorliegend zulässig, da die Trennung der einzelnen Fahrzeugbatterien nur im Betrieb des Fahrzeugs sicherzustellen ist.
  • Durch die spezifische Antriebssteuerung wird zudem sichergestellt, dass eine maximale Rekuperation möglich ist und nicht aufgrund einer beispielsweise vollständig aufgeladenen ersten Fahrzeugbatterie begrenzt werden muss. Aufgrund großer Radlastunterschiede an der Vorder- und der Hinterachse kann während eines Bremsvorgangs an der Vorderachse eine größere Energiemenge gegenüber der Hinterachse durch Rekuperation zurückgewonnen werden. Dieser Gegebenheit wird mit der dynamischen Verteilung der Antriebsmomente während der Fahrt zwischen Vorder- und Hinterachse Rechnung getragen, sodass der Ladungszustand der Fahrzeugbatterie eine maximale Rekuperation ermöglicht. Somit kann durch die vorgeschlagene Antriebssteuerung ein redundantes Bordnetz mit einer hohen Verfügbarkeit und einer maximalen Energierückgewinnung durch Rekuperation sichergestellt werden, wobei auf eine aufwändige und teure Schaltung zum Ausgleich der Ladezustände der einzelnen Fahrzeugbatterien verzichtet werden kann.
  • Die einzelnen Räder der Vorder- und/oder der Hinterachse können vorteilhaftweise über einen Radnabenantrieb und/oder eine e-Achse angetrieben sein.
  • Die Erfindung sowie das technische Umfeld werden nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Erfindung durch die gezeigten Ausführungsbeispiele nicht beschränkt werden soll. Insbesondere ist es, soweit nicht explizit anders dargestellt, auch möglich, Teilaspekte der in den Figuren erläuterten Sachverhalte zu extrahieren und mit anderen Bestandteilen und Erkenntnissen aus der vorliegenden Beschreibung und/oder Figuren zu kombinieren. Insbesondere ist darauf hinzuweisen, dass die Figuren und insbesondere die dargestellten Größenverhältnisse nur schematisch sind. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen gleiche Gegenstände, so dass ggf. Erläuterungen aus anderen Figuren ergänzend herangezogen werden können. Es zeigen:
    • 1 eine Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Elektro- oder Hybridfahrzeugs in einer stark vereinfachten schematischen Darstellung.
  • In 1 ist eine Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Elektro- oder Hybridfahrzeugs 1 mit einem redundanten Bordnetz 2 dargestellt.
  • Das Fahrzeug 1 umfasst eine erste Fahrzeugbatterie 3 und eine zweite Fahrzeugbatterie 4, wobei das Bordnetz 2 dabei derart ausgebildet ist, dass beide Fahrzeugbatterien 3, 4 nicht direkt miteinander elektrisch verbunden sind. Jede der Fahrzeugbatterien 3, 4 ist über eine eigene elektrische Leitung 5, 6 mit einem Ladeanschluss 7 elektrisch verbunden, über den die Fahrzeugbatterien 3, 4 beispielsweise an einer Ladesäule (nicht dargestellt) gemeinsam geladen werden können.
  • Beide Fahrzeugbatterien 3, 4 sind über einen ersten Fahrzeugbus 8 mit einer zentralen Batteriemanagementeinheit 9 verbunden, die deren Ladezustände, sog. SOC's, überwacht und über den ersten Fahrzeugbus 8 an ein Fahrzeugsteuergerät 10 überm ittelt.
  • Das Fahrzeugsteuergerät 10 ist wiederrum über einen zweiten Fahrzeugbus 11 mit insgesamt vier Antriebssteuergeräten 12, 13, 14, 15 elektrisch verbunden, die jeweils einen Radnabenantrieb 16, 17, 18, 19 des jeweiligen Rads 20, 21, 22, 23 einer Vorderachse 24 bzw. Hinterachse 25 ansteuern.
  • Um eine maximale Energierückgewinnung durch Rekuperation sicherzustellen, vergleicht das Fahrzeugsteuergerät 10 den Ladungszustand beider Fahrzeugbatterien 3, 4 miteinander. In Abhängigkeit des Ladungszustands der jeweiligen Fahrzeugbatterie 3, 4 wird eine Antriebssteuerung derart durchgeführt, dass i) bei einem höheren oder gleichen Ladungszustand der ersten Fahrzeugbatterie 3 gegenüber der zweiten Fahrzeugbatterie 4, ein zur Hinterachse 25 höheres Antriebsmoment an der Vorderachse 24 bereitgestellt wird, und ii) bei einem niedrigeren Ladungszustand der ersten Fahrzeugbatterie 3 gegenüber der zweiten Fahrzeugbatterie 4, ein zur Vorderachse 24 höheres Antriebsmoment an der Hinterachse 25 bereitgestellt wird. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die erste Fahrzeugbatterie 3 einen um einen Mindestwert niedrigeren Ladungszustand gegenüber der zweiten Fahrzeugbatterie 4 aufweist, der beispielsweise 10 % oder 5 kWh beträgt.
  • Die Erfindung ist nicht auf die in den unabhängigen Ansprüchen definierten Merkmalskombinationen beschränkt, sondern kann auch durch jede beliebige andere Kombination von bestimmten Merkmalen aller insgesamt offenbarten Einzelmerkmale definiert sein. Dies bedeutet, dass grundsätzlich praktisch jedes Einzelmerkmal der unabhängigen Ansprüche weggelassen bzw. durch mindestens ein an anderer Stelle der Anmeldung offenbartes Einzelmerkmal ersetzt werden kann. Insofern ist der unabhängige Anspruch lediglich als ein erster Formulierungsversuch für die vorliegende Erfindung zu verstehen.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Elektro- oder Hybridfahrzeugs
    2
    Bordnetz
    3
    erste Fahrzeugbatterie
    4
    zweite Fahrzeugbatterie
    5
    elektrische Leitung
    6
    elektrische Leitung
    7
    Ladeanschluss
    8
    erster Fahrzeugbus
    9
    Batteriemanagementeinheit
    10
    Fahrzeugsteuergerät
    11
    zweiter Fahrzeugbus
    12
    Antriebssteuergerät
    13
    Antriebssteuergerät
    14
    Antriebssteuergerät
    15
    Antriebssteuergerät
    16
    Radnabenantrieb
    17
    Radnabenantrieb
    18
    Radnabenantrieb
    19
    Radnabenantrieb
    20
    Rad
    21
    Rad
    22
    Rad
    23
    Rad
    24
    Vorderachse
    25
    Hinterachse
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • 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.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 10150379 A1 [0003]
    • DE 102005058822 A1 [0004]
    • DE 10348162 B3 [0005]

Claims (4)

  1. Elektro- oder Hybridfahrzeug (1) mit einem redundanten Bordnetz (2), umfassend eine Vorderachse (24) deren Vorderräder (20, 21) über eine erste Fahrzeugbatterie (3) elektrisch antreibbar sind sowie eine Hinterachse (25) deren Hinterräder (22, 23) über eine zweite Fahrzeugbatterie (4) elektrisch antreibbar sind, wobei beide Fahrzeugbatterien (3, 4) nicht direkt miteinander elektrisch verbunden sind über eine zentrale Batteriemanagementeinheit (9) überwachbar sind, derart, dass ein Ladezustand der jeweiligen Fahrzeugbatterie (3, 4) über einen ersten Fahrzeugbus (8) einem Fahrzeugsteuergerät (10) übermittelbar ist, wobei das Fahrzeugsteuergerät (10) über einen zweiten Fahrzeugbus (11) mit mehreren Antriebssteuergeräten (12, 13, 14, 15) elektrisch verbunden ist, wobei das Fahrzeugsteuergerät (10) den Ladungszustand beider Fahrzeugbatterien (3, 4) miteinander vergleicht und in Abhängigkeit des Ladungszustands eine Antriebssteuerung derart durchführt, dass i) bei einem höheren oder gleichen Ladungszustand der ersten Fahrzeugbatterie (3) gegenüber der zweiten Fahrzeugbatterie (4), ein zur Hinterachse (25) höheres Antriebsmoment an der Vorderachse (24) bereitgestellt, und ii) bei einem niedrigeren Ladungszustand der ersten Fahrzeugbatterie (3) gegenüber der zweiten Fahrzeugbatterie (4), ein zur Vorderachse (24) höheres Antriebsmoment an der Hinterachse (25) bereitgestellt wird.
  2. Elektro- oder Hybridfahrzeug (1) nach Anspruch 1, wobei jedes Rad (20, 21, 22, 23) der Vorder- und/oder der Hinterachse (24, 25) über einen Radnabenantrieb (16, 17, 18, 19) und/oder eine e-Achse angetrieben ist.
  3. Elektro- oder Hybridfahrzeug (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei beide Fahrzeugbatterien (3, 4) über einen gemeinsamen Ladeanschluss (7) aufladbar sind.
  4. Elektro- oder Hybridfahrzeug (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Fahrzeugsteuergerät (10) über den zweiten Fahrzeugbus (11) mit vier Antriebssteuergeräten (12, 13, 14, 15) elektrisch verbunden ist.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE10150379A1 (de) 2001-10-11 2003-04-17 Bosch Gmbh Robert Redundante Energieversorgung für sicherheitsrelevante Verbraucher in einem Bordnetz
DE10348162B3 (de) 2003-10-17 2005-01-27 Daimlerchrysler Ag Vorrichtung zur redundanten Energieversorgung sicherheitsrelevanter Verbraucher
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