DE102021204678A1

DE102021204678A1 - Bordnetzspannungsversorgung und Antriebskraftbereitstellung bei einem Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102021204678A1
Application number: DE102021204678.9A
Authority: DE
Inventors: Migen Bebeti; Gerhard Grömmer; Raphael Zohner; Jan Döring
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2021-05-10
Filing date: 2021-05-10
Publication date: 2022-11-10

Abstract

Es wird eine Vorrichtung (2) zum Bereitstellen einer Bordnetzspannungsversorgung bei einem Kraftfahrzeug gezeigt, wobei die Vorrichtung (2) einen ersten Generator (4), einen zweiten Generator (6), eine erste Steuervorrichtung (8) und eine zweite Steuervorrichtung (10) aufweist, wobei der erste Generator (4) und der zweite Generator (6) eingerichtet sind, die Bordnetzspannungsversorgung in einem Bordnetz (12) bereitzustellen, wobei die erste Steuervorrichtung (8) dazu ausgebildet ist, den ersten Generator (4) gemäß einem ersten Steuerungsmodus zu steuern, und wobei die zweite Steuervorrichtung (10) dazu ausgebildet ist, den zweiten Generator (6) gemäß einem zweiten Steuerungsmodus zu steuern, welcher verschieden zu dem ersten Steuerungsmodus ist. Ferner wird ein Verfahren zum Bereitstellen einer Bordnetzspannungsversorgung gezeigt. Darüber wird eine Vorrichtung (42) und ein Verfahren zum Bereitstellen einer Antriebskraft bei einem Kraftfahrzeug gezeigt.

Description

Technisches Gebiet
Das technische Gebiet betrifft eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zum Bereitstellen einer Bordnetzspannungsversorgung bei einem Kraftfahrzeug. Ferner betrifft das technische Gebiet eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zum Bereitstellen einer Antriebskraft bei einem Kraftfahrzeug.
Stand der Technik
Aus dem Stand der Technik sind Vorrichtungen und Verfahren zum Bereitstellen einer Bordnetzspannungsversorgung und einer Antriebskraft bei einem Kraftfahrzeug bekannt. Üblicherweise wird die Bordnetzspannung mit einem einzigen Generator bereitgestellt. Eine stabile Spannungsregelung ist entsprechend einfach. Mehrere elektrische Traktionsmotoren können durch die stabile Bordnetzspannung mit elektrischer Energie versorgt werden und ein stabiler Fahrzustand kann erzielt werden.
Darstellung der Erfindung
Ein erster Aspekt betrifft eine Vorrichtung zum Bereitstellen einer Bordnetzspannungsversorgung bei einem Kraftfahrzeug. Das Kraftfahrzeug kann beispielsweise als ein Personenkraftwagen, ein Lastkraftwagen, eine Arbeitsmaschine oder eine Landmaschine ausgebildet sein. Durch die Bordnetzspannungsversorgung kann eine Bordnetzspannung bereitgestellt und aufrechterhalten werden, insbesondere konstant gehalten werden. Hierfür kann die Bordnetzspannung in einem Bordnetz konstant gehalten werden. Bei der Bordnetzspannung kann es sich um Spannung im Niedervoltbereich, das heißt im Bereich unter oder gleich 60 Volt handeln. Beispielsweise kann eine gewünschte durch die Bordnetzspannungsversorgung bereitstellbare Spannung 48 Volt sein.
Die Vorrichtung weist einen ersten Generator und einen zweiten Generator auf. Die Nummerierung jeweiliger Terme in dieser Beschreibung kann deren eindeutigen Zuordnung dienen. Durch das Vorsehen eines ersten und eines zweiten Generators kann eine hohe Leistung bereitgestellt werden. Zudem können zwei Generatoren kostengünstiger und alternativ oder zusätzlich kleiner sein als ein einzelner Generator, welcher bei der gleichen Spannung die gleiche Leistung bereitstellen kann. Zudem kann bei einer sehr niedrigen anliegenden Leistung, beispielsweise durch einen Antriebsstrang, einer der beiden Generatoren abgeschaltet werden, wodurch sich die Effizienz erhöhen kann. Die jeweiligen Generatoren können beispielsweise dazu ausgebildet sein, eine mechanische Energie in eine elektrische Energie zu wandeln. Beispielsweise können die beiden Generatoren durch einen Motor des Kraftfahrzeugs angetrieben sein. Bei den Generatoren kann es sich um permanentmagneterregte Generatoren handeln. Alternativ oder zusätzlich kann es sich bei zumindest einem der beiden Generatoren um einen Generator mit Felderregerspule handeln, wobei ein Strom durch eine Spule ein Magnetfeld erzeugen kann. Weiterhin kann es sich bei zumindest einem der beiden Generatoren um einen Synchrongenerator handeln. Alternativ oder zusätzlich kann es sich bei zumindest einem der beiden Generatoren um einen Asynchrongenerator handeln.
Die Vorrichtung weist eine erste Steuervorrichtung und eine zweite Steuervorrichtung auf. Jede von der ersten und der zweiten Steuervorrichtung kann als ein Inverter ausgebildet sein. Die erste Steuervorrichtung kann mit dem ersten Generator leistungsverbunden und kommunikativ verbunden sein. Die zweite Steuervorrichtung kann mit dem zweiten Generator leistungsverbunden und kommunikativ verbunden sein. Zumindest eine von der ersten und der zweiten Steuervorrichtung kann an einen Fahrzeugbus angeschlossen sein, um Kommunikation mit weiteren Steuervorrichtungen des Kraftfahrzeugs bereitzustellen. Der Fahrzeugbus kann hierbei einer von einem CAN-Bus, LIN-Bus oder FlexRay-Bus sein. Jede der Steuervorrichtungen kann dazu ausgebildet sein, in Abhängigkeit von einem Eingangssignal, wie beispielsweise einer derzeitigen Bordnetzspannung und alternativ oder zusätzlich einem derzeitigen Drehmoment, ein Steuersignal auszugeben. Das Steuersignal kann an einen zugeordneten der beiden Generatoren zu dessen Steuerung kommuniziert werden.
Der erste Generator und der zweite Generator sind eingerichtet, die Bordnetzspannungsversorgung in einem Bordnetz bereitzustellen. Das Bordnetz kann ein Netzwerk von elektrischen Leitungen in dem Kraftfahrzeug sein, an welchem jeweilige Verbraucher angeschlossen sind. Beispielsweise kann ein elektrischer Traktionsmotor, eine Klimaanlage oder ein Stellmotor mittels des Bordnetzes mit elektrischer Energie versorgt werden. Das Bordnetz kann für eine Betriebsspannung von 48 Volt ausgebildet sein. Es sind aber auch andere Spannungen möglich, wie beispielsweise 12 Volt oder 24 Volt. Der erste Generator und der zweite Generator können eingerichtet sein, gemeinsam die Bordnetzspannungsversorgung in dem Bordnetz bereitzustellen. Beispielsweise können der erste und der zweite Generator simultan betrieben werden, um gemeinsam die Bordnetzspannungsversorgung in dem Bordnetz bereitzustellen. Das Bordnetz kann ein gemeinsames Bordnetz des ersten und zweiten Generators sein.
Die erste Steuervorrichtung ist dazu ausgebildet, den ersten Generator gemäß einem ersten Steuerungsmodus zu steuern. Ein Steuerungsmodus kann beispielsweise festlegen, welche Eingangsgrößen zum Steuern des jeweiligen Generators berücksichtigt werden, und optional festlegen, welche Ausgangsgrößen zum Steuern verwendet werden. Zum Steuern des ersten Generators kann die erste Steuervorrichtung ein Steuersignal an den ersten Generator über eine Kommunikationsverbindung senden. Dafür kann das Steuersignal von der Steuervorrichtung in Abhängigkeit von einer Eingangsgröße bestimmt werden. Gemäß dem ersten Steuerungsmodus kann dabei ein erster Parameter des ersten Generators gesteuert werden.
Die zweite Steuervorrichtung ist dazu ausgebildet, den zweiten Generator gemäß einem zweiten Steuerungsmodus zu steuern, welcher verschieden zu dem ersten Steuerungsmodus ist. Beispielsweise kann der zweite Steuerungsmodus eine Eingangsgröße zum Steuern des zweiten Generators berücksichtigen, welche bei dem ersten Steuerungsmodus unberücksichtigt ist. Dafür kann auch die zweite Steuervorrichtung ein Steuersignal in Abhängigkeit von einer Eingangsgröße bestimmen und das Steuersignal über eine Kommunikationsverbindung mit dem zweiten Generator an diesen zum Steuern des zweiten Generators senden. Durch das Steuern des zweiten Generators gemäß dem zweiten Steuerungsmodus wird dieser mit und alternativ oder zusätzlich gemäß anderen Parametern gesteuert werden als der erste Generator. Die erste und die zweite Steuervorrichtung können in einer gemeinsamen Steuervorrichtung realisiert sein, welche jedoch den ersten und den zweiten Generator jeweils mit einem zugeordneten ersten Steuerungsmodus bzw. zweiten Steuerungsmodus steuert.
Die Vorrichtung ermöglicht es, mittels des ersten Generators und des zweiten Generators gemeinsam eine Bordnetzspannungsversorgung in einem gemeinsamen Bordnetz bereitzustellen. Dabei kann durch das Steuern des ersten Generators und des zweiten Generators mit unterschiedlichen Steuerungsmodi ein Aufschwingen des gemeinsamen Bordnetzes vermieden werden, da das Steuern des ersten Generators mit dem ersten Parameter das Steuern des zweiten Generators mit dem zweiten Parameter nicht beeinflusst. So ist es möglich, die Vorteile von zwei Generatoren bei der Bordnetzspannungsversorgung zu realisieren, ohne dass eine Bordnetzspannung instabil wird oder zumindest werden kann. Eine spezielle übergeordnete Regelung oder zusätzliche Vorrichtungen sind dafür nicht notwendig.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung gemäß dem ersten Aspekt ist die erste Steuervorrichtung dazu ausgebildet, den ersten Generator in Abhängigkeit von einer Spannung im Bordnetz zu steuern. Die Spannung in dem Bordnetz kann eine der Eingangsgröße des ersten Steuerungsmodus sein. Die erste Steuervorrichtung kann dazu ausgebildet sein, den ersten Generator in Abhängigkeit von einer gemessenen Spannung im Bordnetz zu steuern. Die gemessene Spannung kann eine Ist-Spannung im Bordnetz sein. Alternativ kann die Spannung auch indirekt erfasst werden. Zusätzlich kann die erste Steuervorrichtung dazu ausgebildet sein, den ersten Generator in Abhängigkeit von einer Soll-Spannung im Bordnetz zu steuern. Beispielsweise kann die Soll-Spannung 48 Volt betragen. Die Soll-Spannung kann der ersten Steuervorrichtung vorgegeben sein. Die erste Steuervorrichtung kann dazu ausgebildet sein, die Spannung im Bordnetz zu regeln, indem sie den Abstand zwischen Soll- und Ist-Spannung durch entsprechende Steuerung des ersten Generators minimiert. Das Steuern des ersten Generators in Abhängigkeit von der Spannung im Bordnetz durch die erste Steuervorrichtung kann einen Teil des ersten Steuerungsmodus darstellen oder den ersten Steuerungsmodus bilden. Beispielsweise kann die Steuervorrichtung dazu ausgebildet sein, ein Steuersignal an den ersten Generator zu senden, wodurch der erste Generator den Strom durch die Erregerfeldspule des ersten Generators so steuert, dass die Spannung an Klemmen des Generators verändert werden kann und damit die über die Klemmen des Generators abgegriffene Bordnetzspannung geregelt werden kann. Die Vorrichtung kann dazu ausgebildet sein, die Bordnetzspannung mit der ersten Steuervorrichtung und dem ersten Generator zu steuern. Damit kann auch eine Spannungsregelung implementiert werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung gemäß dem ersten Aspekt ist die erste Steuervorrichtung dazu ausgebildet, den ersten Generator in Abhängigkeit von einer Drehmomentgrenze zu steuern. Die Drehmomentgrenze kann eine der Eingangsgröße des ersten Steuerungsmodus sein. Die Drehmomentgrenze kann ein maximales oder minimales Drehmoment sein, welches an dem ersten Generator anliegen darf. Die Drehmomentgrenze kann alternativ oder zusätzlich ein maximales oder minimales Drehmoment sein, welches an einem Verbraucher, wie beispielsweise am einem Traktionsmotor, anliegenden darf oder dort erzeugt werden darf. Das Steuern des ersten Generators in Abhängigkeit von der Drehmomentgrenze mit der ersten Steuervorrichtung kann ein Teil des ersten Steuerungsmodus sein. Beispielsweise kann die Drehmomentgrenze ein Limit des ersten Steuerungsmodus sein und die Spannung im Bordnetz dessen Eingangsgröße. Die erste Steuervorrichtung kann dazu ausgebildet sein, den ersten Generator in Abhängigkeit von zumindest zwei Drehmomentgrenzen, insbesondere einer unteren Grenze und einer oberen Grenze eines Drehmomentbereichs, zu steuern. Mittels des Steuerns des ersten Generators in Abhängigkeit von der Drehmomentgrenze können mechanische Komponenten der Vorrichtung, insbesondere der erste Generator, vor zu hohen Drehmomenten geschützt werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung gemäß dem ersten Aspekt ist die zweite Steuervorrichtung dazu ausgebildet, den zweiten Generator in Abhängigkeit von einem Drehmoment zu steuern. Das Drehmoment kann ein an dem zweiten Generator derzeit anliegendes Drehmoment sein. Das Drehmoment kann alternativ oder zusätzlich ein an einem Verbraucher, beispielsweise einem Traktionsmotor, anliegendes oder dort erzeugtes Drehmoment sein. Das Steuern des zweiten Generators in Abhängigkeit von dem Drehmoment durch die zweite Steuervorrichtung kann ein Teil des zweiten Steuerungsmodus darstellen. Das Drehmoment kann eine Eingangsgröße des zweiten Steuerungsmodus sein. Die zweite Steuervorrichtung kann dazu ausgebildet sein, ein an dem zweiten Generator anliegendes Ist-Drehmoment zu erfassen, beispielsweise durch eine Messung und alternativ oder zusätzlich durch Erhalt über den Datenbus. Die zweite Steuervorrichtung kann dazu ausgebildet sein, in Abhängigkeit von dem Ist-Drehmoment und einem Soll-Drehmoment des zweiten Generators das Drehmoment des zweiten Generators zu regeln. Dafür kann die zweite Steuervorrichtung ein Steuersignal an den zweiten Generator senden, so dass der zweite Generator den Strom in der Erregerfeldspule steuert, um das Magnetfeld des zweiten Generators einzustellen und so das Drehmoment zu regeln. Der zweite Steuerungsmodus kann durch die Berücksichtigung des Drehmoments eine Überlastung eines die Generatoren antreibenden Motors verhindern.
Die Vorrichtung kann dazu ausgebildet sein, dass der erste Generator zur Spannungsregelung gesteuert wird und der zweite Generator zur Drehmomentregelung gesteuert wird. Somit können der erste Generator und der zweite Generator gemeinsam die Bordnetzspannungsversorgung bereitstellen und regeln, ohne dass die Gefahr einer instabilen Bordnetzspannung besteht.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung gemäß dem ersten Aspekt ist die zweite Steuervorrichtung dazu ausgebildet, den zweiten Generator in Abhängigkeit von einem Drehzahllimit zu steuern. Das Drehzahllimit kann eine maximale Drehzahl sein, mit welchem ein Rotor des Generators rotieren darf. Das Drehzahllimit kann alternativ oder zusätzlich eine maximale oder minimale Drehzahl sein, mit welcher ein im Betrieb befindlicher Verbraucher, wie beispielsweise ein Traktionsmotor, arbeiten darf. Das Steuern des zweiten Generators in Abhängigkeit von dem Drehzahllimit durch die zweite Steuervorrichtung kann ein Teil des zweiten Steuerungsmodus darstellen. Das Steuern des zweiten Generators kann in Abhängigkeit von mehreren, wie beispielsweise zwei, Drehzahllimits erfolgen. Beispielsweise kann ein oberes und ein unteres Drehzahllimit einen Drehzahlbereich vorgeben. Das Steuern des zweiten Generators kann durch Senden eines Steuersignals von der zweiten Steuervorrichtung an den zweiten Generator erfolgen. Beispielsweise kann die zweite Steuervorrichtung den zweiten Generator so steuern, dass der zweite Generator den Erregerstrom durch die Erregerfeldspule steuert, um somit die Drehzahl des zweiten Generators unterhalb des Drehzahllimits zu halten. Der zweite Generator kann so derart gesteuert werden, dass die Drehzahl limitiert ist, um mechanische Überbeanspruchung der sich drehenden Teile des zweiten Generators oder eines Verbrauchers zu verhindern.
Ein zweiter Aspekt betrifft eine Vorrichtung zum Bereitstellen einer Antriebskraft bei einem Kraftfahrzeug. Die Vorrichtung weist einen ersten Generator, einen zweiten Generator, einen ersten Traktionsmotor, einen zweiten Traktionsmotor, eine erste Steuervorrichtung, eine zweite Steuervorrichtung, ein erstes Bordnetz und ein zweites Bordnetz auf. Das erste Bordnetz ist separat zu dem zweiten Bordnetz.
Der erste Traktionsmotor und der zweite Traktionsmotor können jeweils als elektrische Traktionsmotoren ausgebildet sein. Ein Traktionsmotor kann beispielsweise als ein Radnabenmotor ausgebildet sein. Ein Traktionsmotor kann mit einer angetriebenen Achse wirkverbunden sein, beispielsweise über ein Getriebe und alternativ oder zusätzlich über ein Differential. Die erste Steuervorrichtung kann an das erste Bordnetz angeschlossen sein. Die zweite Steuervorrichtung kann an das zweite Bordnetz angeschlossen sein. Über das erste beziehungsweise zweite Bordnetz können die erste beziehungsweise zweite Steuervorrichtung ferner mit anderen Komponenten, wie jeweiligen Verbrauchern des jeweiligen Bordnetzes, leistungsverbunden sein. Das erste Bordnetz und das zweite Bordnetz können voneinander getrennte Leistungsbordnetze des Kraftfahrzeugs darstellen. Separat kann bedeuten, dass die beiden Bordnetze getrennt mit elektrischer Energie versorgt sind und zwischen den beiden Bordnetzen kein Leistungsaustausch von dem ersten Bordnetz an das zweite Bordnetz zum Betreiben des zweiten Traktionsmotors möglich ist.
Der erste Generator ist dazu eingerichtet, die Bordnetzspannungsversorgung in dem ersten Bordnetz bereitzustellen. Dabei kann der erste Generator lediglich mit dem ersten Bordnetz leistungsverbunden sein und dieses mit elektrischer Energie versorgen. Der zweite Generator ist dazu eingerichtet, die Bordnetzspannungsversorgung in dem zweiten Bordnetz bereitzustellen. Dabei kann der zweite Generator lediglich mit dem zweiten Bordnetz leistungsverbunden sein und dieses mit elektrischer Energie versorgen. Es können somit in dem Kraftfahrzeug zwei separate Stromversorgungsnetze bereitgestellt werden. Beispielsweise können der erste und der zweite Generator simultan betrieben werden, um separat die Stromversorgung in dem Kraftfahrzeug bereitzustellen. Somit kommt es zwischen den zwei Generatoren beispielsweise zu keiner Wechselwirkung und eine instabile Regelung kann vermieden werden. Durch das Vorsehen des ersten und des zweiten Generators kann auch bei einer niedrigen Bordnetzspannung eine hohe Leistung bereitgestellt werden. Zudem können zwei Generatoren kostengünstiger und alternativ oder zusätzlich kleiner sein als ein einzelner Generator, welcher bei der gleichen Spannung die gleiche Leistung bereitstellen kann. Durch die Separierung der beiden Bordnetze und damit der zwei Generatoren kann eine Schwingung und eine instabile Regelung vermieden werden.
Der erste Traktionsmotor ist zur Versorgung mit elektrischer Energie mit dem ersten Bordnetz verbunden, beispielsweise über die erste als Inverter ausgebildete Steuervorrichtung. Die Vorrichtung kann dazu ausgebildet sein, den ersten Traktionsmotor ausschließlich mit elektrischer Energie aus dem ersten Bordnetz zu versorgen. Der zweite Traktionsmotor ist zur Versorgung mit elektrischer Energie mit dem zweiten Bordnetz verbunden, beispielsweise über die zweite als Inverter ausgebildete Steuervorrichtung. Die Vorrichtung kann dazu ausgebildet sein, den zweiten Traktionsmotor ausschließlich mit elektrischer Energie aus dem zweiten Bordnetz zu versorgen. Der erste Traktionsmotor kann ausschließlich mit dem ersten Bordnetz verbunden sein und der zweite Traktionsmotor kann ausschließlich mit dem zweiten Bordnetz verbunden sein. Trotz einer gegebenenfalls geringen Netzspannung und Stromversorgung über jeweils nur einen Generator können die beiden Traktionsmotoren so eine hohe Gesamtantriebsleistung bereitstellen. Eine Überlastung jeweiliger Generatoren und Bordnetze kann auch bei hoher Gesamtantriebsleistung vermieden werden.
Die erste Steuervorrichtung ist dazu ausgebildet, den ersten Traktionsmotor in Abhängigkeit von einem Betriebszustand der zweiten Steuervorrichtung zu steuern. Das Steuern kann über eine kommunikative Verbindung zwischen der ersten Steuervorrichtung und dem ersten Traktionsmotor erfolgen, insbesondere mittels eines Steuersignals von der ersten Steuervorrichtung an den ersten Traktionsmotor. Der Betriebszustand der zweiten Steuervorrichtung kann erfasste und/oder erhaltene Daten umfassen. Daten können über den Fahrzeugbus erhalten werden, alternativ oder zusätzlich über Sensoren erfasst und an die erste Steuervorrichtung gesendet werden. Die erste Steuervorrichtung kann mit der zweiten Steuervorrichtung kommunikativ verbunden sein. Damit können die Bordnetze zumindest mittelbar über die erste Steuervorrichtung und die zweite Steuervorrichtung miteinander verbunden sein. Diese Verbindung kann lediglich dazu ausgebildet sein, eine Kommunikationsverbindung bereitzustellen, beispielsweise zum Senden von Daten, und somit keinen signifikanten Leistungsaustausch ermöglichen. Der Betriebszustand der zweiten Steuervorrichtung kann die Bordnetzspannung im zweiten Bordnetz umfassen. Der Betriebszustand der zweiten Steuervorrichtung kann den Betriebszustand des zweiten Traktionsmotors, welcher mit der zweiten Steuervorrichtung kommunikativ verbunden sein kann, umfassen. Die zweite Steuervorrichtung ist dazu ausgebildet, den zweiten Traktionsmotor zu steuern. Das Steuern kann über eine kommunikative Verbindung zwischen der zweiten Steuervorrichtung und dem zweiten Traktionsmotor erfolgen, insbesondere mittels eines Steuersignals von der zweiten Steuervorrichtung an den zweiten Traktionsmotor. Durch die Vorrichtung kann somit dem ersten Traktionsmotor und dem zweiten Traktionsmotor eine Antriebskraft bereitgestellt werden.
Bei der Vorrichtung kann dem ersten Traktionsmotor elektrische Energie zum Erzeugen einer ersten Teilantriebskraft über das erste Bordnetz vom ersten Generator bereitgestellt werden. Gleichzeitig kann dem zweiten Traktionsmotor elektrische Energie zum Erzeugen einer zweiten Teilantriebskraft über das zweite Bordnetz vom zweiten Generator bereitgestellt werden. Die erste Teilantriebskraft und die zweite Teilantriebskraft kann die Gesamtantriebskraft des Kraftfahrzeugs sein. Dabei kann für die Versorgung eines jeden von dem ersten und dem zweiten Traktionsmotor mit elektrischer Energie ein separater Generator verwendet werden. Gleichzeitig können durch das Steuern des ersten Traktionsmotors in Abhängigkeit des Betriebszustands der zweiten Steuervorrichtung die Steuerung der beiden Traktionsmotoren aufeinander abgestimmt werden, beispielsweise um auch die jeweils erzeugte Antriebskraft abzustimmen. Dem liegt der Gedanke zugrunde, dass in jedem Bordnetz, auch bei gleichen Komponenten, eine wenigstens leicht unterschiedliche Spannung bereitgestellt werden kann. Zudem können jeweilige zusätzliche Verbraucher die Spannung und Leistung in nur einem der Bordnetze beeinflussen, sodass die Versorgung der beiden Traktionsmotoren unterschiedlich ausfällt. Damit kann aber auch eine unerwünschte Differenz bei einer durch den ersten Traktionsmotor erzeugten Antriebskraft und einer durch den zweiten Traktionsmotor erzeugten Antriebskraft entstehen. Durch das Steuern des ersten Traktionsmotors in Abhängigkeit des Betriebszustands der zweiten Steuervorrichtung kann diese Differenz minimiert oder sogar gänzlich eliminiert werden. Diese Differenz könnte andernfalls einen Fahrzustand unerwünscht beeinflussen, beispielsweise indem eine linke Seite des Kraftfahrzeugs stärker angetrieben wird als eine rechte Seite des Kraftfahrzeugs. Durch die Vorrichtung kann die Antriebskraft bei dem Kraftfahrzeug koordiniert zwischen den beiden Traktionsmotoren bereitgestellt werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung gemäß dem zweiten Aspekt ist die zweite Steuervorrichtung dazu ausgebildet, den Betriebszustand des zweiten Traktionsmotors an die erste Steuervorrichtung zu senden. Beispielsweise kann zum Senden der Betriebszustand des zweiten Traktionsmotors als elektrisches Signal über eine Verbindungsleitung an die erste Steuervorrichtung übermittelt werden. Alternativ oder zusätzlich kann der Betriebszustand des zweiten Bordnetzes an die erste Steuervorrichtung durch die zweite Steuervorrichtung gesendet werden. Alternativ oder zusätzlich kann der Betriebszustand des zweiten Traktionsmotors an die erste Steuervorrichtung durch die zweite Steuervorrichtung gesendet werden Die zweite Steuervorrichtung kann eingerichtet sein, den Betriebszustand zu erfassen, insbesondere über an die zweite Steuervorrichtung angeschlossene Sensoren. Alternativ oder zusätzlich kann die zweite Steuervorrichtung den Betriebszustand über den Kommunikationsbus erhalten. Zum Senden des Betriebszustands, insbesondere in Form eines Signals, von der zweiten Steuervorrichtung an die erste Steuervorrichtung, können die erste und die zweite Steuervorrichtung kommunikativ miteinander verbunden sein. Dabei kann es sich insbesondere lediglich um eine kommunikative, und nicht um eine Leistungsverbindung zwischen der ersten und der zweiten Steuervorrichtung handeln. Beispielsweise kann ein Leitungsquerschnitt zu klein sein, um ohne Beschädigung einen ausreichenden Stromdurchfluss einer solchen Kommunikationsverbindung für den Betrieb des ersten Traktionsmotors zu erreichen. Ferner kann die Kommunikationsverbindung durch einen Lichtleiter bereitgestellt sein. Alternativ kann die Kommunikationsverbindung per Funk ausgebildet sein.
Der Betriebszustand des zweiten Traktionsmotors kann so bei der Steuerung des ersten Traktionsmotors durch die erste Steuervorrichtung direkt berücksichtigt werden. Dadurch kann die jeweilige durch die beiden Traktionsmotoren bereitgestellte Antriebskraft besonders präzise aufeinander abgestimmt werden. Die erste Steuervorrichtung kann eingerichtet sein, den Betriebszustand des ersten Traktionsmotors und alternativ oder zusätzlich des ersten Bordnetzes in Abhängigkeit von dem Betriebszustand des zweiten Traktionsmotors zu verändern. Die erste Steuervorrichtung kann eingerichtet sein, den Betriebszustand des ersten Traktionsmotors und alternativ oder zusätzlich des ersten Bordnetzes in Abhängigkeit von dem Betriebszustand des zweiten Bordnetzes zu verändern. Somit kann der Betriebszustand des ersten Traktionsmotors von dem Betriebszustand des zweiten Traktionsmotors abhängen, wodurch ein Abstimmen der Betriebszustände des ersten und des zweiten Traktionsmotors auch bei getrennten Leistungsbordnetzen verwirklicht werden kann.
In einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung gemäß dem zweiten Aspekt wird der Betriebszustand der ersten Steuervorrichtung an die zweite Steuervorrichtung gesendet. Die zweite Steuervorrichtung kann eingerichtet sein, in Abhängigkeit des Betriebszustands der ersten Steuervorrichtung den zweiten Traktionsmotor zu steuern. Somit kann eine wechselseitige Berücksichtigung der Betriebszustände implementiert werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung gemäß dem zweiten Aspekt weist die Vorrichtung eine dritte Steuervorrichtung auf, welche dazu ausgebildet ist, den ersten Generator zu steuern. Ferner kann die Vorrichtung eine vierte Steuervorrichtung aufweisen, welche dazu ausgebildet ist, den zweiten Generator zu steuern. Die dritte Steuervorrichtung und die vierte Steuervorrichtung können als Inverter ausgebildet sein. Die dritte Steuervorrichtung kann über das erste Bordnetz mit der ersten Steuervorrichtung leistungsverbunden sein. Die vierte Steuervorrichtung kann über das zweite Bordnetz mit der zweiten Steuervorrichtung leistungsverbunden sein. Die dritte Steuervorrichtung und die vierte Steuervorrichtung können dazu ausgebildet sein, den ersten Generator und den zweiten Generator jeweils gemäß einem gleichen Steuerungsmodus zu steuern. Die dritte Steuervorrichtung kann dazu ausgebildet sein, ein Steuersignal an den ersten Generator gemäß dem ersten Steuerungsmodus zu senden und die vierte Steuervorrichtung kann dazu ausgebildet sein, ein weiteres Steuersignal an den zweiten Generator gemäß dem Steuerungsmodus zu senden. Beim Steuern des ersten und des zweiten Generators gemäß einem gleichen Steuerungsmodus kann jeweils der gleiche Parameter des ersten und des zweiten Generators, gesteuert werden, wobei die Parameter eine gleiche Steuergröße beschreiben können. Beispielsweise kann der erste Generator in Abhängigkeit von einem Zustand des ersten Bordnetzes, wie einer derzeitigen Spannung, gesteuert werden und der zweite Generator in Abhängigkeit von dem gleichen Zustand des zweiten Bordnetzes, wie einer derzeitigen Spannung, gesteuert werden. Das Steuern des ersten und des zweiten Generators kann so einfach sein, da lediglich ein Steuerungsmodus implementiert werden muss. Beispielsweise können die dritte und die vierte Steuervorrichtung als Gleichteile ausgebildet sein und alternativ oder zusätzlich den gleichen Steuerungscode ausführen. So kann die Vorrichtung besonders kostengünstig sein.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung gemäß dem zweiten Aspekt ist die dritte Steuervorrichtung dazu ausgebildet, den ersten Generator in Abhängigkeit von einer Spannung in dem ersten Bordnetz zu steuern. Beispielsweise kann dabei die Spannung im ersten Bordnetz geregelt werden, indem die dritte Steuervorrichtung dazu ausgebildet ist, eine erfasste und/oder erhaltene Ist-Spannung des ersten Bordnetzes mit einer Soll-Spannung des ersten Bordnetzes zu vergleichen und in Abhängigkeit davon den ersten Generator zu steuern. Die vierte Steuervorrichtung kann dazu ausgebildet sein, den zweiten Generator in Abhängigkeit von einer Spannung in dem zweiten Bordnetz zu steuern. Dabei kann analog zum vorherigen Fall die Spannung im zweiten Bordnetz durch die vierte Steuervorrichtung geregelt werden. Das Steuern des ersten und zweiten Generators in Abhängigkeit der Spannung im ersten und zweiten Bordnetz kann Teil des Steuerungsmodus darstellen. Das Steuern kann, wie bei einer Ausführungsform des vorherigen Aspekts beschrieben, über ein Steuern des Erregerfeldstroms erfolgen. Aufgrund der Leistungstrennung des ersten Bordnetzes von dem zweiten Bordnetz kann sowohl der erste Generator als auch der zweite Generator in Abhängigkeit von der Spannung im ersten Bordnetz bzw. im zweiten Bordnetz gesteuert werden, um jeweils die Spannung in dem jeweiligen Bordnetz zu regeln, ohne dass die Gefahr eines Aufschwingens aufgrund der gleichen Steuerung der beiden Generatoren droht. Das Verwenden des gleichen Steuerungsmodus, Steuern in Abhängigkeit der Spannung, kann hier verwendet werden, da die Bordnetze getrennt sind und somit gleichzeitige Regelung von Spannung durch zwei Generatoren an einem Bordnetz vermieden wird.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung gemäß dem zweiten Aspekt sind die dritte Steuervorrichtung und die vierte Steuervorrichtung dazu ausgebildet, den ersten Generator und den zweiten Generator jeweils in Abhängigkeit von einer jeweiligen Drehmomentgrenze zu steuern. Das Steuern in Abhängigkeit von der jeweiligen Drehmomentgrenze kann Teil des Steuerungsmodus darstellen. Damit kann eine mechanische Überlastung einfach vermieden werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung gemäß dem zweiten Aspekt können die erste Steuervorrichtung und die zweite Steuervorrichtung dazu ausgebildet sein, den ersten Traktionsmotor und den zweiten Traktionsmotor jeweils in Abhängigkeit von einem Fahrzustand des Kraftfahrzeugs zu steuern. Dafür kann ein Ist-Fahrzustand des Kraftfahrzeugs über Ist-Betriebszustände des ersten Traktionsmotors und des zweiten Traktionsmotors erfasst werden und über den Fahrzeugbus an die erste Steuervorrichtung und an die zweite Steuervorrichtung gesendet werden. Drehmoment und Drehzahl der an die Traktionsmotoren angeschlossenen Räder können dabei Teil des Ist-Fahrzustands darstellen. Weiter kann ein Soll-Fahrzustand erfasst werden, beispielsweise über einen Steuerbefehl eines Benutzers. Dabei kann beispielsweise der Benutzer ein Lenkrad des Kraftfahrzeugs drehen, was ein Steuersignal auslösen kann, welches über den Fahrzeugbus an die erste und die zweite Steuervorrichtung als Soll-Fahrzustand gesendet werden kann. Das Steuern der Traktionsmotoren kann über eine Leistungssteuerung durch die erste und zweite Steuervorrichtung erfolgen. Hiermit kann beispielsweise das Drehmoment oder die Drehzahl der beiden Traktionsmotoren gesteuert werden. Somit können die erste und die zweite Steuervorrichtung ausgebildet sein, den Fahrzustand des Kraftfahrzeugs zu regeln.
Somit kann die Vorrichtung zum Bereitstellen von Antriebskraft eingerichtet sein, in Abhängigkeit des Fahrzustands des Kraftfahrzeugs die Traktionsmotoren zu steuern und insbesondere den Fahrzustand damit zu regeln. Somit kann ein stabiler Fahrzustand mit der Vorrichtung erreicht und gehalten werden. Beispielsweise kann bei einer Geradeausfahrt eine gleiche Drehzahl und alternativ oder zusätzlich ein gleiches Drehmoment bei beiden Traktionsmotoren bereitgestellt werden. Beispielsweise kann bei einer Kurvenfahrt bei dem außenseitigen der beiden Traktionsmotoren eine höhere Drehzahl als bei einem innenseitigen der beiden Traktionsmotoren bereitgestellt werden. Die Vorrichtung kann so ein Torque-Vectoring ermöglichen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung gemäß dem ersten Aspekt und dem zweiten Aspekt können der erste Generator und der zweite Generator über ein Verteilergetriebe mit einer Kraftmaschine des Kraftfahrzeugs verbindbar sein. Die Kraftmaschine kann ein Motor des Kraftfahrzeugs sein, wie ein Verbrennungsmotor. Die Kraftmaschine kann beispielsweise eine Wärmekraftmaschine sein, beispielsweise ein Dieselmotor, ein Ottomotor, ein Wasserstoffmotor oder ein Flüssiggasmotor. Das Verteilergetriebe kann dabei entweder ohne ein Übersetzungsverhältnis zwischen der Kraftmaschine und dem ersten und dem zweiten Generator ausgebildet sein oder alternativ mit Übersetzungsverhältnis. Beispielsweise wird durch das Verteilergetriebe bei jedem der zwei Generatoren ein gleiches Antriebsmoment bereitgestellt. Alternativ oder zusätzlich kann Teil des Verteilergetriebes zwischen dem ersten Generator und dem zweiten Generator angeordnet sein, insbesondere mit einem Übersetzungsverhältnis. Beispielsweise kann insbesondere ein direkter Anschluss beider Generatoren an die Kraftmaschine mittels des Verteilergetriebes umgesetzt werden. Alternativ kann beispielsweise auch jeweils eine Antriebswelle der beiden Generatoren drehfest mit einer Abtriebswelle der Kraftmaschine verbunden sein.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung gemäß dem ersten Aspekt und dem zweiten Aspekt kann die Vorrichtung ferner eine Kraftmaschine aufweisen, wobei die Kraftmaschine eingerichtet sein kann, dem ersten Generator und dem zweiten Generator mechanische Energie bereitzustellen. Ferner kann das Verteilergetriebe eingerichtet sein, die von der Kraftmaschine bereitgestellte mechanische Energie an den ersten Generator und an den zweiten Generator zu verteilen, beispielsweise zu gleichen Anteilen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung gemäß dem ersten Aspekt und dem zweiten Aspekt kann die Vorrichtung eingerichtet sein, zumindest ein Nebenaggregat mit elektrischer Energie über das Bordnetz zu versorgen. Beispielsweise kann die Vorrichtung gemäß dem zweiten Aspekt eingerichtet sein, wenigstens ein Nebenaggregat mit elektrischer Energie über das erste Bordnetz oder das zweite Bordnetz zu versorgen. Beispielsweise kann ein erstes Nebenaggregat über das erste Bordnetz und ein zweites Nebenaggregat über das zweite Bordnetz mit elektrischer Energie versorgt werden. Das Nebenaggregat kann ein weiterer elektrischer Verbraucher sein, wie beispielsweise eine Klimaanlage oder ein Stellmotor. So kann gemäß einer Ausführungsform der Vorrichtung gemäß dem ersten Aspekt eine Bordnetzspannung bereitgestellt werden, welche neben der Versorgung von Traktionsmotoren mit elektrischer Energie auch zur Versorgung von dem Nebenaggregat verwendet werden kann. Es wird durch die Vorrichtung gemäß dem ersten Aspekt dabei die Spannung des einzigen Bordnetzes auch bei Zuschalten weiterer Verbraucher, wie des Nebenaggregats, konstant geregelt. Gemäß einer Ausführungsform der Vorrichtung gemäß dem zweiten Aspekt können die Traktionsmotoren Antriebskraft bereitstellen. Auch bei Zuschalten des Nebenaggregats als zusätzlichen Verbraucher des ersten oder des zweiten Bordnetzes ist die Vorrichtung eingerichtet, zumindest einen Traktionsmotor so zu steuern, dass ein stabiler Fahrzustand bereitgestellt werden kann.
Ein dritter Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bereitstellen einer Bordnetzspannungsversorgung bei einem Kraftfahrzeug. Das Verfahren kann zum Bereitstellen einer stabilen Bordnetzspannungsversorgung bei einem Kraftfahrzeug verwendet werden und durch die Vorrichtung gemäß dem ersten Aspekt ausgeführt werden. Jeweilige Vorteile, Merkmale und Ausgestaltungen des ersten Aspekts können auch jeweilige Vorteile, Merkmale und Ausgestaltungen des dritten Aspekts betreffen und umgekehrt. Die Bordnetzspannungsversorgung wird mit einem ersten Generator und mit einem zweiten Generator bereitgestellt. Beispielsweise können der erste Generator und der zweite Generator eingerichtet sein, mechanische Energie in elektrische Energie umzuwandeln und damit die Bordnetzspannungsversorgung bereitzustellen.
Das Verfahren weist einen Schritt des Steuerns des ersten Generators gemäß einem ersten Steuerungsmodus auf. Ferner weist das Verfahren einen Schritt des Steuerns des zweiten Generators gemäß einem zweiten Steuerungsmodus auf, welcher verschieden zu dem ersten Steuerungsmodus ist. Beide Generatoren können gleichzeitig und unabhängig voneinander gesteuert werden.
Im Schritt des Steuerns des ersten Generators gemäß dem ersten Steuerungsmodus kann ein Bestimmen eines Ist-Zustands einer Bordnetzspannung erfolgen. Diese kann beispielsweise mittels eines Sensors gemessen werden. Ferner kann der Schritt des Steuerns des ersten Generators einen Schritt des Vergleichens des Ist-Zustands der Bordnetzspannung mit einem Soll-Zustand der Bordnetzspannung aufweisen. Dabei kann das Vergleichen ein einfaches komparatives Vergleichen des gemessenen Ist-Zustands der Bordnetzspannung mit einem Soll-Zustand der Bordnetzspannung, wie einer Soll-Spannung des Bordnetzes, sein. Ferner kann der Schritt des Steuerns des ersten Generators in Abhängigkeit von einem Ergebnis des Vergleichs des Ist-Zustands der Bordnetzspannung mit dem Soll-Zustand der Bordnetzspannung erfolgen.
Ferner kann der Schritt des Steuerns des zweiten Generators einen Schritt des Bestimmens eines Ist-Zustands eines Drehmoments des zweiten Generators aufweisen. Dabei kann das Drehmoment an dem Rotor des zweiten Generators beispielsweise gemessen werden. Ferner kann der Schritt des Steuerns des zweiten Generators einen Schritt des Vergleichens des Ist-Zustands des Drehmoments mit einem Soll-Zustand des Drehmoments aufweisen. Der Soll-Zustand des Drehmoments kann vorgegeben sein. Beispielsweise kann der Soll-Zustand des Drehmoments so vorgegeben sein, dass der zweite Generator eine Spannung entsprechend einer Soll-Spannung bereitstellt. Beispielsweise kann der Generator bei dem vorgegebenen Drehmoment und optional zusätzlich einer vorgegebenen Drehzahl eine Spannung von 48V erzeugen. Ferner kann der Schritt des Steuerns des zweiten Generators in Abhängigkeit von einem Ergebnis des Vergleichs des Ist-Zustands des Drehmoments mit dem Soll-Zustand des Drehmoments erfolgen.
Somit wird bei dem Verfahren die Bordnetzspannungsversorgung mittels des ersten und des zweiten Generators bereitgestellt, wobei der erste und der zweite Generator mit verschiedenen Steuerungsmodi gesteuert werden. Dadurch kann ein Aufschwingen des Systems, insbesondere ein Aufschwingen der Bordnetzspannung, vermieden werden. Die Bordnetzspannung kann gemäß dem ersten Steuerungsmodus vom ersten Generator stabil geregelt werden, während der zweite Generator auf andere Art und Weise gesteuert wird, um eine Überlagerung mit der Regelung des ersten Generators zu vermeiden. Es wird vermieden, dass eine Zielgröße durch zwei Generatoren gleichzeitig geregelt werden soll.
Ein vierter Aspekt betrifft ein Verfahren zum Bereitstellen einer Antriebskraft bei einem Kraftfahrzeug. Das Verfahren gemäß dem vierten Aspekt kann durch die Vorrichtung gemäß dem zweiten Aspekt ausgeführt werden. Jeweilige Vorteile, Merkmale und Ausgestaltungen des zweiten Aspekts können auch jeweilige Vorteile, Merkmale und Ausgestaltungen des vierten Aspekts betreffen und umgekehrt.
Das Verfahren weist einen Schritt des Bereitstellens von elektrischer Energie für einen ersten Traktionsmotor über ein erstes Bordnetz mittels eines ersten Generators auf. Ferner weist das Verfahren einen Schritt des Bereitstellens von elektrischer Energie für einen zweiten Traktionsmotor über ein zweites Bordnetz mittels eines zweiten Generators auf. Das erste Bordnetz kann separat zu dem zweiten Bordnetz sein. Das zweite Bordnetz kann dabei leistungsgetrennt vom ersten Bordnetz sein.
Ferner weist das Verfahren einen Schritt des Steuerns des zweiten Traktionsmotors mit einer zweiten Steuervorrichtung auf. Zudem weist das Verfahren einen Schritt des Bestimmens eines Betriebszustands der zweiten Steuervorrichtung auf. Der Betriebszustand kann dabei beispielsweise ein Betriebszustand des zweiten Bordnetzes sein und alternativ oder zusätzlich kann der Betriebszustand ein Betriebszustand des zweiten Traktionsmotors sein. Ferner weist das Verfahren einen Schritt des Steuerns des ersten Traktionsmotors in Abhängigkeit des Betriebszustands der zweiten Steuervorrichtung mit einer ersten Steuervorrichtung auf. Hierzu können die erste und die zweite Steuervorrichtung kommunikativ miteinander verbunden sein und die zweite Steuervorrichtung kann eingerichtet sein, ein Signal, welches den Betriebszustand umfasst, an die erste Steuervorrichtung zu senden. Zusätzlich kann auch die erste Steuervorrichtung eingerichtet sein, einen Betriebszustand der ersten Steuervorrichtung und alternativ oder zusätzlich des ersten Bordnetzes und alternativ oder zusätzlich des ersten Traktionsmotors an die zweite Steuervorrichtung zu senden. In diesem Fall kann die zweite Steuervorrichtung zusätzlich eingerichtet sein, den zweiten Traktionsmotor in Abhängigkeit des Betriebszustands der ersten Steuervorrichtung zu steuern. Der Betriebszustand kann zeitlich periodisch bestimmt werden und das Steuern in Abhängigkeit des Betriebszustands kann dabei in Abhängigkeit des sich periodisch ändernden Betriebszustands erfolgen. Alternativ oder zusätzlich kann das Bestimmen des Betriebszustands ereignisgetriggert sein, beispielsweise wenn sich der Betriebszustand ändert.
Bei dem Verfahren gemäß dem vierten Aspekt wird das Bereitstellen von Antriebskraft bei einem Kraftfahrzeug mit zwei getrennten Bordnetzen und zwei getrennten Generatoren ermöglicht, wobei durch die Übermittlung des Betriebszustand eine Steuerung der beiden Traktionsmotoren abgestimmt wird. Damit kann ein stabiler Fahrzustand bereitgestellt werden.
Figurenliste

1 veranschaulicht schematisch eine Vorrichtung nach einer Ausführungsform zum Bereitstellen einer Bordnetzspannungsversorgung bei einem Kraftfahrzeug.
2 veranschaulicht schematisch eine Vorrichtung nach einer Ausführungsform zum Bereitstellen einer Antriebskraft bei einem Kraftfahrzeug.
3 zeigt schematisch ein Verfahren nach einer Ausführungsform zum Bereitstellen einer Bordnetzspannungsversorgung bei einem Kraftfahrzeug.
4 zeigt schematisch ein Verfahren nach einer Ausführungsform zum Bereitstellen einer Antriebskraft bei einem Kraftfahrzeug.

Detaillierte Beschreibung von Ausführungsformen
1 zeigt eine Vorrichtung 2 zum Bereitstellen einer Bordnetzspannungsversorgung bei einem Kraftfahrzeug. Die Vorrichtung 2 weist hierzu einen ersten Generator 4, einen zweiten Generator 6, eine erste Steuervorrichtung 8 und eine zweite Steuervorrichtung 10 auf. Der erste Generator 4 ist mit der ersten Steuervorrichtung 8 leistungs- und kommunikativ verbunden, und der zweite Generator 6 ist mit der zweiten Steuervorrichtung 10 leistungs- und kommunikativ verbunden. Die erste Steuervorrichtung 8 und die zweite Steuervorrichtung 10 sind als Inverter ausgebildet.
Die erste Steuervorrichtung 8 und die zweite Steuervorrichtung 10 sind jeweils ausgebildet, den ersten Generator 4 und den zweiten Generator 6 jeweils mit Steuersignalen zu steuern. Ferner sind die erste Steuervorrichtung 8 und die zweite Steuervorrichtung 10 ausgebildet, den von den Generatoren 4, 6 bereitgestellten Wechselstrom in Gleichstrom für ein Bordnetz 12, womit die erste und die zweite Steuervorrichtung 8, 10 verbunden sind, umzuwandeln. Die erste Steuervorrichtung 8 steuert den ersten Generator 4 gemäß einem anderen Steuerungsmodus als die zweite Steuervorrichtung 10 den zweiten Generator 6.
Der erste Generator 4 und der zweite Generator 6 sind in der gezeigten Ausführungsform mit einem Verteilergetriebe 14 mechanisch verbunden. Das Verteilergetriebe 14 ist mit einer Kraftmaschine 16 mechanisch verbunden. Die Kraftmaschine 16 ist als Wärmekraftmaschine ausgebildet und dazu eingerichtet, chemische Energie in mechanische Energie umzuwandeln, welche mittels des Verteilergetriebes 14 an die Generatoren 4, 6 verteilt wird. In einer alternativen Ausführungsform der Vorrichtung sind die beiden Generatoren 4, 6 direkt mit einer Abtriebswelle der Kraftmaschine 16 verbunden. Eine solche Gestaltung ist auch in 2 gezeigt.
Ein Nebenaggregat 18 ist an das Bordnetz 12 angeschlossen und wird über dieses mit elektrischer Energie versorgt. Ferner sind mit dem Bordnetz 12 eine dritte Steuervorrichtung 20 und eine vierte Steuervorrichtung 22 verbunden. Die dritte und die vierte Steuervorrichtung 20, 22 sind als Inverter ausgebildet, und dazu eingerichtet, die vom Bordnetz 12 bereitgestellte Gleichspannung in Wechselspannung umzuwandeln. Ferner versorgt die dritte Steuervorrichtung 20 einen ersten Traktionsmotor 24 mit elektrischer Energie, insbesondere mit Wechselspannung, welche diese aus Gleichspannung des Bordnetzes 12 umwandelt. Der erste Traktionsmotor 24 ist mit einem linken Rad 28 über eine linke Radnabe 25 mechanisch verbunden und treibt dieses an. Ferner ist die vierte Steuervorrichtung 22 mit einem zweiten Traktionsmotor 26 verbunden, und dazu eingerichtet, den zweiten Traktionsmotor 26 mit elektrischer Energie, insbesondere mit Wechselspannung, zu versorgen. Der zweite Traktionsmotor 26 ist mit einem rechten Rad 30 über eine rechte Radnabe 27 mechanisch verbunden und treibt dieses an.
2 zeigt eine Vorrichtung 42 zum Bereitstellen einer Antriebskraft bei einem Kraftfahrzeug. Die Vorrichtung 42 weist einen ersten Generator 44 und einen zweiten Generator 46 auf. Sowohl der erste Generator 44 als auch der zweite Generator 46 sind in der gezeigten Ausführungsform mit einer Abtriebswelle einer Kraftmaschine 56 mechanisch verbunden. Die Kraftmaschine 56 ist eingerichtet, chemische Energie in mechanische Energie umzuwandeln und dem ersten und dem zweiten Generator 44, 46 bereitzustellen. In einer alternativen Ausführungsform sind der erste Generator 44 und der zweite Generator 46 mit einem Verteilergetriebe mechanisch verbunden. Das Verteilergetriebe ist in dieser alternativen Ausführungsform mit der Kraftmaschine 56 mechanisch verbunden. Die von der Kraftmaschine 56 bereitgestellte mechanische Energie wird in dieser Ausführungsform mittels des Verteilergetriebes an die beiden Generatoren 44, 46 verteilt. Eine solche alternative Ausgestaltung ist auch in 1 gezeigt.
Der erste Generator 44 ist mit einer dritten Steuervorrichtung 48 verbunden, wobei die dritte Steuervorrichtung 48 als Inverter ausgebildet ist und dazu eingerichtet ist, die vom ersten Generator 44 bereitgestellte Wechselspannung in Gleichspannung umzuwandeln. Ferner ist die dritte Steuervorrichtung 48 an ein erstes Bordnetz 52a angeschlossen und dazu eingerichtet, das erste Bordnetz 52a mit der vom ersten Generator 44 bereitgestellten und von der dritten Steuervorrichtung 48 umgewandelten Gleichspannung mit elektrischer Energie zu versorgen. Die dritte Steuervorrichtung 48 steuert den ersten Generator 44 gemäß einem ersten Steuerungsmodus.
Der zweite Generator 46 ist mit einer vierten Steuervorrichtung 50 verbunden, wobei die vierte Steuervorrichtung 50 als Inverter ausgebildet ist und dazu eingerichtet ist, die vom zweiten Generator 46 bereitgestellte Wechselspannung in Gleichspannung umzuwandeln. Ferner ist die vierte Steuervorrichtung 50 an ein zweites Bordnetz 52b angeschlossen und dazu eingerichtet, das zweite Bordnetz 52b mit der vom zweiten Generator 46 bereitgestellten und von der vierten Steuervorrichtung 50 umgewandelten Gleichspannung mit elektrischer Energie zu versorgen. Das zweite Bordnetz 52b ist von dem ersten Bordnetz 52a separat und es findet keine Leistungsübertragung statt. Die vierte Steuervorrichtung 50 steuert den zweiten Generator 46 gemäß einem zweiten Steuerungsmodus, welcher identisch zu dem ersten Steuerungsmodus ist.
Ein erstes Nebenaggregat 58a ist an das erste Bordnetz 52a angeschlossen und wird über dieses mit elektrischer Energie versorgt. Ein zweites Nebenaggregat 58b ist an das zweite Bordnetz 52b angeschlossen und wird über dieses mit elektrischer Energie versorgt. Entsprechend kann es bei gleichartigem Betrieb des ersten Generators 46 und des zweiten Generators 48 dennoch zu unterschiedlichen Leistungsabfällen und Spannungszuständen in den beiden Bordnetzen 52a, 52b kommen, falls beispielsweise das erste Nebenaggregat 58a mehr Leistung aus dem ersten Bordnetz 52a zieht als das zweite Nebenaggregat 58b aus dem zweiten Bordnetz 52b.
Mit dem ersten Bordnetz 52a ist eine erste Steuervorrichtung 60 verbunden. Die erste Steuervorrichtung 60 ist als Inverter ausgebildet und dazu eingerichtet, die vom ersten Bordnetz 52a bereitgestellte Gleichspannung in Wechselspannung umzuwandeln. Ferner ist die erste Steuervorrichtung 60 mit einem ersten Traktionsmotor 64 leistungs- und kommunikativ verbunden und dazu eingerichtet, diesen über Wechselspannung mit elektrischer Energie zu versorgen. Ferner ist der erste Traktionsmotor 64 über eine linke Radnabe 65 mit einem linken Rad 68 verbunden und dazu eingerichtet, dieses linke Rad 68 anzutreiben. Dafür kann der erste Traktionsmotor 64 eine erste Teilantriebskraft bereitstellen. Die erste Steuervorrichtung 60 ist dazu ausgebildet, den ersten Traktionsmotor 64 zu steuern.
Mit dem zweiten Bordnetz 52b ist eine zweite Steuervorrichtung 62 verbunden. Die zweite Steuervorrichtung 62 ist als Inverter ausgebildet und dazu eingerichtet, die vom zweiten Bordnetz 52b bereitgestellte Gleichspannung in Wechselspannung umzuwandeln. Ferner ist die zweite Steuervorrichtung 62 mit einem zweiten Traktionsmotor 66 leistungs- und kommunikativ verbunden und dazu eingerichtet, diesen über Wechselspannung mit elektrischer Energie zu versorgen. Ferner ist der zweite Traktionsmotor 66 über eine rechte Radnabe 67 mit einem rechten Rad 70 verbunden und dazu eingerichtet, dieses rechte Rad 70 anzutreiben. Dafür kann der zweite Traktionsmotor 66 eine zweite Teilantriebskraft bereitstellen. Die zweite Steuervorrichtung 62 ist dazu ausgebildet, den zweiten Traktionsmotor 66 zu steuern.
Zwischen der ersten Steuervorrichtung 60 und der zweiten Steuervorrichtung 62 ist eine Datenverbindung 63 bereitgestellt, welche in der gezeigten Ausführungsform als Datenleitung ausgebildet ist. Die Datenverbindung 63 ist nicht dazu ausgelegt, die zum Betreiben der jeweiligen Traktionsmotoren 64, 66 notwendige elektrische Energie übertragen zu können. Die zweite Steuervorrichtung 62 ist dazu eingerichtet, einen Betriebszustand des zweiten Traktionsmotors 66 zu bestimmen und diesen bestimmten Betriebszustand über die Datenverbindung 63 an die erste Steuervorrichtung 60 zu senden. Die erste Steuervorrichtung 60 ist eingerichtet, den bestimmten Betriebszustand zu empfangen und in Abhängigkeit von dem empfangenen Betriebszustand den ersten Traktionsmotor 64 zu steuern. Dadurch kann die Steuerung des ersten Traktionsmotors 64 auf den Betriebszustand des zweiten Traktionsmotors 66 abgestimmt werden. So kann auch bei unterschiedlichen Leistungsabfällen und Spannungen in den beiden Bordnetzen 52a, 52b die Teilantriebskraft der beiden Traktionsmotoren 64, 66 abgestimmt werden. Im Fall einer Geradeausfahrt kann so die erste Teilantriebskraft kontinuierlich geregelt werden, um möglichst gleich der zweiten Teilantriebskraft zu sein und eine geradeaus wirkende Gesamtantriebskraft für einen stabilen Fahrzustand zu erzielen.
3 zeigt ein Verfahren nach einer Ausführungsform zum Bereitstellen einer Bordnetzspannung zur Versorgung bei einem Kraftfahrzeug mit der Vorrichtung 2 gemäß 1. Das Verfahren weist einen Schritt S1 eines Steuerns des ersten Generators 4 gemäß einem ersten Steuerungsmodus mittels der ersten Steuervorrichtung 8 auf. Ferner weist das Verfahren einen Schritt S2 eines Steuerns des zweiten Generators 6 gemäß einem zweiten Steuerungsmodus mittels der zweiten Steuervorrichtung 10 auf, welcher verschieden zu dem ersten Steuerungsmodus ist. Dabei erfolgen die Schritte S1 und S2 zeitlich gleichzeitig, wie dargestellt. Gemäß der gezeigten Ausführungsform steuert die Steuereinrichtung 8 den Generator in Abhängigkeit von einer derzeitigen Spannung im Bordnetz 12, sodass dadurch die Spannung im Bordnetz 12 auf einen Sollwert geregelt wird. Die Steuervorrichtung 10 steuert den zweiten Generator 6 in Abhängigkeit von einem erfassten Drehmoment am zweiten Generator 6, sodass dieser auf einen Sollwert geregelt wird. Dadurch kann eine stabile Bordnetzspannung erzielt werden und dennoch sämtliche Verbraucher der Vorrichtung 2 mittels der beiden Generatoren 4, 6 gemeinsam mit elektrischer Energie über das einzige Bordnetz 12 versorgt werden.
4 zeigt ein Verfahren nach einer Ausführungsform zum Bereitstellen einer Antriebskraft bei einem Kraftfahrzeug mittels der Vorrichtung 42 gemäß 2. Das Verfahren weist einen Schritt S11 eines Bereitstellens von elektrischer Energie für den ersten Traktionsmotor 64 über das erste Bordnetz 52a mittels des ersten Generators 44 auf. Ferner weist das Verfahren einen Schritt S12 eines Bereitstellens von elektrischer Energie für den zweiten Traktionsmotor 66 über das zweites Bordnetz 52b mittels des zweiten Generators 46 auf. Ferner weist das Verfahren einen Schritt S13 eines Steuerns des zweiten Traktionsmotors 66 mit der zweiten Steuervorrichtung 62 auf. Ferner weist das Verfahren einen Schritt S14 eines Bestimmens des Betriebszustands des zweiten Traktionsmotors 66 auf. Darüber hinaus weist das Verfahren einen Schritt S15 eines Steuerns des ersten Traktionsmotors 64 in Abhängigkeit des Betriebszustands des zweiten Traktionsmotors 66 mit der ersten Steuervorrichtung 60 auf. Dadurch wird die Antriebskraft des die Vorrichtung 42 aufweisenden Kraftfahrzeugs geregelt. Gemäß einer Ausführungsform werden die Schritte S11 bis S15 in der hier dargestellten Reihenfolge ausgeführt, wobei die Schritte S11 und S12 zeitgleich passieren.
In einer Ausführungsform des Verfahrens gemäß 4 wird der zweite Traktionsmotor 66 in Schritt S13 durch die zweite Steuervorrichtung 62 in Abhängigkeit von einem Fahrzustand des Kraftfahrzeugs gesteuert und der erste Traktionsmotor 64 in Schritt S15 durch die erste Steuervorrichtung 60 in Abhängigkeit von dem Fahrzustand des Kraftfahrzeugs gesteuert. Im Falle einer Kurvenfahrt als Fahrzustand kann so eine unterschiedliche Drehzahl und Teilantriebskraft bei dem ersten Traktionsmotor 64 und dem zweiten Traktionsmotor 66 bereitgestellt werden. Im Falle einer Linkskurvenfahrt als Fahrzustand kann das rechte Rad 70 so schneller angetrieben werden als das linke Rad 68.
Bezugszeichenliste

2: Vorrichtung zum Bereitstellen einer Bordnetzspannungsversorgung
4: (erster) Generator
6: (zweiter) Generator
8: (erste) Steuervorrichtung
10: (zweite) Steuervorrichtung
12: Bordnetz
14: Verteilergetriebe
16: Kraftmaschine
18: Nebenaggregat
20: (dritte) Steuervorrichtung
22: (vierte) Steuervorrichtung
24: (erster) Traktionsmotor
25: (linke) Radnabe
26: (zweiter) Traktionsmotor
27: (rechte) Radnabe
28: (linkes) Rad
30: (rechtes) Rad
42: Vorrichtung zum Bereitstellen einer Antriebskraft
44: (erster) Generator
46: (zweiter) Generator
48: (dritte) Steuervorrichtung
50: (vierte) Steuervorrichtung
52a: (erstes) Bordnetz
52b: (zweites) Bordnetz
56: Kraftmaschine
58a: (erstes) Nebenaggregat
58b: (zweites) Nebenaggregat
60: (erste) Steuervorrichtung
62: (zweite) Steuervorrichtung
63: Datenverbindung
64: (erster) Traktionsmotor
65: (linke) Radnabe
66: (zweiter) Traktionsmotor
67: (rechte) Radnabe
68: (linkes) Rad
70: (rechtes) Rad
S1: (Schritt) Steuern des ersten Generators
S2: (Schritt) Steuern des zweiten Generators
S11: (Schritt) Bereitstellen von elektrischer Energie für ersten Traktionsmotor
S12: (Schritt) Bereitstellen von elektrischer Energie für zweiten Traktionsmotor
S13: (Schritt) Steuern des zweiten Traktionsmotors
S14: (Schritt) Bestimmen eines Betriebszustands der zweiten Steuervorrichtung
S15: (Schritt) Steuern des ersten Traktionsmotors in Abhängigkeit des Betriebszustands der zweiten Steuervorrichtung

Claims

Vorrichtung (2) zum Bereitstellen einer Bordnetzspannungsversorgung bei einem Kraftfahrzeug, wobei die Vorrichtung (2) einen ersten Generator (4), einen zweiten Generator (6), eine erste Steuervorrichtung (8) und eine zweite Steuervorrichtung (10) aufweist, wobei der erste Generator (4) und der zweite Generator (6) eingerichtet sind, die Bordnetzspannungsversorgung in einem Bordnetz (12) bereitzustellen, wobei die erste Steuervorrichtung (8) dazu ausgebildet ist, den ersten Generator (4) gemäß einem ersten Steuerungsmodus zu steuern, und wobei die zweite Steuervorrichtung (10) dazu ausgebildet ist, den zweiten Generator (6) gemäß einem zweiten Steuerungsmodus zu steuern, welcher verschieden zu dem ersten Steuerungsmodus ist.
Vorrichtung (2) nach Anspruch 1, wobei die erste Steuervorrichtung (8) dazu ausgebildet ist, den ersten Generator (4) in Abhängigkeit von einer Spannung im Bordnetz (12) zu steuern.
Vorrichtung (2) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die erste Steuervorrichtung (8) dazu ausgebildet ist, den ersten Generator (4) in Abhängigkeit von einer Drehmomentgrenze zu steuern.
Vorrichtung (2) nach einer der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zweite Steuervorrichtung (10) dazu ausgebildet ist, den zweiten Generator (6) in Abhängigkeit von einem Drehmoment zu steuern.
Vorrichtung (2) nach einer der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zweite Steuervorrichtung (10) dazu ausgebildet ist, den zweiten Generator (6) in Abhängigkeit von einem Drehzahllimit zu steuern.
Vorrichtung (42) zum Bereitstellen einer Antriebskraft bei einem Kraftfahrzeug, wobei die Vorrichtung (42) einen ersten Generator (44), einen zweiten Generator (46), einen ersten Traktionsmotor (64), einen zweiten Traktionsmotor (66), eine erste Steuervorrichtung (60), eine zweite Steuervorrichtung (62), ein erstes Bordnetz (52a) und ein zweites Bordnetz (52b), wobei das erste Bordnetz (52a) zu dem zweiten Bordnetz (52b) separat ist, aufweist, wobei der erste Generator (44) dazu eingerichtet ist, die Bordnetzspannungsversorgung in dem ersten Bordnetz (52a) bereitzustellen, wobei der zweite Generator (46) dazu eingerichtet ist, die Bordnetzspannungsversorgung in dem zweiten Bordnetz (52b) bereitzustellen, wobei der erste Traktionsmotor (64) zur Versorgung mit elektrischer Energie mit dem ersten Bordnetz (52a) verbunden ist, wobei der zweite Traktionsmotor (66) zur Versorgung mit elektrischer Energie mit dem zweiten Bordnetz (52b) verbunden ist, wobei die erste Steuervorrichtung (60) dazu ausgebildet ist, den ersten Traktionsmotor (64) in Abhängigkeit von einem Betriebszustand der zweiten Steuervorrichtung (62) zu steuern, und wobei die zweite Steuervorrichtung (62) dazu ausgebildet ist, den zweiten Traktionsmotor (66) zu steuern.
Vorrichtung (42) nach Anspruch 6, wobei die zweite Steuervorrichtung (62) dazu ausgebildet ist, den Betriebszustand des zweiten Traktionsmotors (66) an die erste Steuervorrichtung (60) zu senden.
Vorrichtung (42) nach Anspruch 6 oder 7, wobei die Vorrichtung (42) eine dritte Steuervorrichtung (48), welche dazu ausgebildet ist, den ersten Generator (44) zu steuern, und eine vierte Steuervorrichtung (50), welche dazu ausgebildet ist, den zweiten Generator (46) zu steuern, aufweist, und wobei die dritte Steuervorrichtung (48) und die vierte Steuervorrichtung (50) dazu ausgebildet sind, den ersten Generator (44) und den zweiten Generator (46) jeweils gemäß einem gleichen Steuerungsmodus zu steuern.
Vorrichtung (42) nach Anspruch 8, wobei die dritte Steuervorrichtung (48) dazu ausgebildet ist, den ersten Generator (44) in Abhängigkeit von einer Spannung in dem ersten Bordnetz (52a) zu steuern, und wobei die vierte Steuervorrichtung (50) dazu ausgebildet ist, den zweiten Generator (46) in Abhängigkeit von einer Spannung in dem zweiten Bordnetz (52b) zu steuern.
Vorrichtung (42) nach Anspruch 8 oder 9, wobei die dritte Steuervorrichtung (48) und die vierte Steuervorrichtung (50) dazu ausgebildet sind, den ersten Generator (44) und den zweiten Generator (46) jeweils in Abhängigkeit von einer jeweiligen Drehmomentgrenze zu steuern.
Vorrichtung (42) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 7 bis 10, wobei die erste Steuervorrichtung (48) und die zweite Steuervorrichtung (50) dazu ausgebildet sind, den ersten Traktionsmotor (64) und den zweiten Traktionsmotor (66) jeweils in Abhängigkeit von einem Fahrzustand des Kraftfahrzeugs zu steuern.
Vorrichtung (2; 42) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste Generator (4; 44) und der zweite Generator (6; 46) über ein Verteilergetriebe (14; 54) mit einer Kraftmaschine (16; 56) des Kraftfahrzeugs verbindbar sind.
Vorrichtung (2; 42) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Vorrichtung (2; 42) ferner eine Kraftmaschine (16; 56) aufweist, wobei die Kraftmaschine (16; 56) eingerichtet ist, dem ersten Generator (4; 44) und dem zweiten Generator (6; 46) mechanische Energie bereitzustellen.
Vorrichtung (2; 42) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Vorrichtung (2; 42) eingerichtet ist, zumindest ein Nebenaggregat (18; 18a; 18b) mit elektrischer Energie über das Bordnetz (12; 52a; 52b) zu versorgen.
Verfahren zum Bereitstellen einer Bordnetzspannungsversorgung bei einem Kraftfahrzeug, wobei die Bordnetzspannungsversorgung mit einem ersten Generator (4; 44) und mit einem zweiten Generator (6; 46) bereitgestellt wird, mit den Schritten: Steuern (S1) des ersten Generators (4; 44) gemäß einem ersten Steuerungsmodus; Steuern (S2) des zweiten Generators (6; 46) gemäß einem zweiten Steuerungsmodus, welcher verschieden zu dem ersten Steuerungsmodus ist.
Verfahren zum Bereitstellen einer Antriebskraft bei einem Kraftfahrzeug, mit den Schritten: Bereitstellen (S11) von elektrischer Energie für einen ersten Traktionsmotor (64) über ein erstes Bordnetz (52a) mittels eines ersten Generators (44), Bereitstellen (S12) von elektrischer Energie für einen zweiten Traktionsmotor (66) über ein zweites Bordnetz (52b) mittels eines zweiten Generators (46), Steuern (S13) des zweiten Traktionsmotors (66) mit einer zweiten Steuervorrichtung (62); Bestimmen (S14) eines Betriebszustands der zweiten Steuervorrichtung (62); Steuern (S15) des ersten Traktionsmotors (64) in Abhängigkeit des Betriebszustands der zweiten Steuervorrichtung (62) mit einer ersten Steuervorrichtung (60).