DE102021204752A1 - Method for operating a vehicle with two drivable axles - Google Patents

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Harald Giuliani
Thomas Eschbach
Florian Schlumpp
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Robert Bosch GmbH
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Robert Bosch GmbH
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugs (100) mit zwei antreibbaren Achsen (110, 120) und mehreren elektrischen Antriebseinheiten (130, 140), wobei jeder Achse jeweils wenigstens eine der mehreren Antriebseinheiten (130, 140) zugeordnet ist, wobei alle Antriebseinheiten (130, 140), die der jeweils gleichen Achse (110, 120) zugeordnet sind, eine Antriebseinheitengruppe bilden, wobei die beiden elektrischen Antriebseinheitengruppen über unterschiedliche Optimalleistungsparameter verfügen und eine Aufteilung (A1,A2, A3, A4) einer angeforderten Leistung (P) und/oder eines angeforderten Drehmoments derart auf die beiden Antriebseinheitengruppen verteilt wird, dass ein Energieverbrauch des Fahrzeugs optimiert wird.The invention relates to a method for operating a vehicle (100) with two drivable axles (110, 120) and a plurality of electric drive units (130, 140), with each axle being assigned at least one of the plurality of drive units (130, 140), with all Drive units (130, 140), which are assigned to the same axle (110, 120), form a drive unit group, with the two electric drive unit groups having different optimum power parameters and a division (A1, A2, A3, A4) of a requested power (P ) and/or a requested torque is distributed to the two drive unit groups in such a way that energy consumption of the vehicle is optimized.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugs mit zwei antreibbaren Achsen und mehreren Antriebseinheiten, wobei jeder Achse jeweils wenigstens eine Antriebseinheit zugeordnet ist, sowie eine Recheneinheit und ein Computerprogramm zu deren Durchführung.The present invention relates to a method for operating a vehicle with two drivable axles and a plurality of drive units, with each axle being assigned at least one drive unit, as well as a computing unit and a computer program for executing them.

Stand der TechnikState of the art

Es gibt Fahrzeuge mit elektrischen Antrieben, d.h. Antrieben, die als elektrische Maschine ausgebildet sind. Hierbei spricht man dann von sog. Elektrofahrzeugen, wobei ein Elektrofahrzeug mehrere elektrische Antriebe umfassen kann, sodass beispielsweise jede Achse des Elektrofahrzeugs von einer elektrischen Maschine angetrieben wird. Eine Achse eines Elektrofahrzeugs kann auch von mehreren elektrischen Maschinen angetrieben werden.There are vehicles with electric drives, i.e. drives that are designed as electric machines. In this case one speaks of so-called electric vehicles, in which case an electric vehicle can comprise a number of electric drives, so that, for example, each axle of the electric vehicle is driven by an electric machine. An axle of an electric vehicle can also be driven by several electric machines.

Elektrofahrzeuge mit zwei angetriebenen Achsen zeichnen sich in der Regel dadurch aus, dass jeder Achse jeweils wenigstens eine Antriebseinheit zugeordnet ist bzw. dass zwei getrennte Antriebseinheiten unabhängig voneinander Antriebsleistung abgeben können. Diese Antriebseinheiten sind dann typischerweise mechanisch an getrennte Antriebsachsen angekoppelt.Electric vehicles with two driven axles are generally characterized in that each axle is assigned at least one drive unit or that two separate drive units can deliver drive power independently of one another. These drive units are then typically coupled mechanically to separate drive axles.

Elektrische Maschinen haben typischerweise individuelle Leistungscharakteristika, sodass unterschiedliche elektrische Maschinen ihre Optimalleistung, also die Leistung, bei der relativ gesehen am wenigsten Energie benötigt und somit der Wirkungsgrad optimal ist, bei unterschiedlichen Drehzahlen oder abgegebenen Drehmomenten haben.Electrical machines typically have individual performance characteristics, so that different electrical machines have their optimal performance, ie the performance at which the least energy is required in relative terms and the efficiency is therefore optimal, at different speeds or torques.

Basierend auf einem Fahrerwunsch (ausgedrückt in der Regel über das Fahrpedal) und/oder einem Antriebswunsch von Fahrerassistenzsystemen (z.B. Cruise Control, Adaptive Cruise Control oder ähnliche) sowie ggf. auch einer Drehzahl der Antriebseinheiten, ggf. auch indirekt über die Fahrgeschwindigkeit, kann eine Aufteilung zwischen den Antriebseinheiten bzgl. der jeweils abzugebenden Leistung und/oder des abzugebenden Drehmoments ermittelt werden. Allgemein bedeutet dies, dass eine Aufteilung einer angeforderten Leistung und/oder eines angeforderten Drehmoments auf die mehreren Antriebseinheiten vorgenommen wird, und zwar vorzugsweise dynamisch, d.h. während des Fahrbetriebs verändert wird. Randbedingungen für diese Ermittlung der Aufteilung können diverse Optimierungskriterien sein, wie z.B. Energieeffizienz, Komfort oder Komponentenlebensdauer.A Allocation between the drive units with respect to the power to be delivered and/or the torque to be delivered can be determined. In general, this means that a requested power and/or a requested torque is divided between the multiple drive units, preferably dynamically, i.e. changed during driving operation. Boundary conditions for this determination of the distribution can be various optimization criteria, such as energy efficiency, comfort or component life.

Eine solche Aufteilung von Leistung bzw. Drehmoment sowie deren Bestimmung sind beispielsweise aus der EP 3 132 966 A1 oder der EP 2 323 862 B1 bekannt.Such a division of power or torque and their determination are, for example, from EP 3 132 966 A1 or the EP 2 323 862 B1 known.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of Invention

Erfindungsgemäß werden Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugs sowie eine Recheneinheit und ein Computerprogramm zu deren Durchführung mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung.According to the invention, methods for operating a vehicle and a computing unit and a computer program for carrying them out with the features of the independent patent claims are proposed. Advantageous configurations are the subject of the dependent claims and the following description.

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugs mit zwei antreibbaren Achsen und mehreren elektrischen Antriebseinheiten, wobei jeder Achse jeweils wenigstens eine der mehreren Antriebseinheiten zugeordnet ist, wobei alle Antriebseinheiten, die der jeweils gleichen Achse (110, 120) zugeordnet sind, eine Antriebseinheitengruppe bilden, wobei die beiden elektrischen Antriebseinheitengruppen über unterschiedliche Optimalleistungsparameter verfügen. Bei den unterschiedlichen Optimalleistungsparametern kann es sich beispielsweise um unterschiedliche, durch die jeweilige Antriebseinheitengruppe bereitgestellte, Drehmomente handeln, bei denen eine Energieeffizienz der jeweiligen Antriebseinheitengruppe am höchsten ist. Alternativ kann es sich um unterschiedliche Drehzahlen handeln, bei denen die Energieeffizienz der jeweiligen Antriebseinheitengruppe am höchsten ist. Mit anderen Worten können sich die beiden elektrischen Antriebseinheitengruppen in Bezug auf ihr aus Energieeffizienzgesichtspunkten betrachtetes, optimales Drehmoment unterscheiden.The invention is based on a method for operating a vehicle with two drivable axles and a plurality of electric drive units, with each axle being assigned at least one of the plurality of drive units, with all drive units assigned to the same axle (110, 120) having one Form drive unit group, the two electric drive unit groups have different optimal performance parameters. The different optimal performance parameters can, for example, be different torques provided by the respective drive unit group, at which an energy efficiency of the respective drive unit group is highest. Alternatively, there may be different speeds at which the energy efficiency of the respective drive unit group is highest. In other words, the two electric drive unit groups can differ with regard to their optimal torque considered from an energy efficiency point of view.

Bevorzugt umfasst jede Antriebseinheitengruppe je eine elektrische Antriebseinheit. Weiterhin bevorzugt kann eine Antriebseinheitengruppe aber auch zwei elektrische Antriebseinheiten umfassen, wobei je eine Antriebseinheit einem Rad einer Achse des Fahrzeugs zugeordnet sein kann. Auch eine Kombination aus einer Antriebseinheitengruppe, die eine elektrische Antriebseinheit umfasst und einer Antriebseinheitengruppe, die zwei elektrische Antriebseinheit umfasst, ist denkbar.Each drive unit group preferably includes an electric drive unit. Furthermore, a drive unit group can preferably also include two electric drive units, in which case each drive unit can be assigned to a wheel of an axle of the vehicle. A combination of a drive unit group that includes an electric drive unit and a drive unit group that includes two electric drive units is also conceivable.

In bevorzugter Weiterbildung verfügen alle elektrischen Antriebseinheiten, die zu der gleichen Antriebseinheitengruppe gehören über die gleichen Optimalleistungsparameter.In a preferred development, all electric drive units that belong to the same drive unit group have the same optimal performance parameters.

Eine Aufteilung einer angeforderten Leistung und/oder eines angeforderten Drehmoments wird derart auf die beiden Antriebseinheitengruppen verteilt, dass ein Energieverbrauch des Fahrzeugs optimiert wird. Dies ist vorteilhafterweise möglich, da sich die beiden Antriebseinheitengruppen hinsichtlich ihrer Optimalleistungsparameter unterscheiden, sodass ein angefordertes Drehmoment bevorzugter Weise vor allem von der Antriebseinheitengruppe bereitgestellt wird, deren Charakteristik eine besonders effiziente Bereitstellung des angeforderten Drehmoments erlaubt. Das vorgestellte Verfahren ermöglicht daher die Funktionalität eines Getriebes nachzubilden, ohne die Nachteile mechanischer Komponenten in Kauf nehmen zu müssen.A requested power and/or a requested torque is divided between the two drive unit groups in such a way that the energy consumption of the vehicle is optimized. This is advantageously possible since the two drive unit groups differ in terms of their optimal performance parameters, so that a requested torque is more preferred Way is provided primarily by the drive unit group, whose characteristics allow a particularly efficient delivery of the requested torque. The method presented enables the functionality of a transmission to be simulated without having to accept the disadvantages of mechanical components.

Verfügt das Fahrzeug beispielsweise über eine erste Antriebseinheitengruppe, die ein Drehmoment zwischen 100 und 200 Nm besonders effizient bereitstellen kann und über eine zweite Antriebseinheitengruppe, die ein Drehmoment zwischen 300 und 500 Nm besonders effizient bereitstellen kann, so wird ein beispielsweise angefordertes Drehmoment von 150 Nm bevorzugt ausschließlich von der ersten Antriebseinheitengruppe bereitgestellt. Ein beispielsweise angefordertes Drehmoment von 220 Nm kann dann bevorzugterweise bereitgestellt werden, indem die erste Antriebseinheitengruppe 200 Nm und die zweite Antriebseinheitengruppe 20 Nm bereitstellt. Ein angefordertes Drehmoment von beispielsweise 400 Nm wird dann bevorzugterweise ausschließlich von der zweiten Antriebseinheitengruppe bereitgestelltFor example, if the vehicle has a first drive unit group that can provide a torque of between 100 and 200 Nm particularly efficiently and a second drive unit group that can provide a torque of between 300 and 500 Nm particularly efficiently, a requested torque of 150 Nm, for example, is preferred exclusively provided by the first drive unit group. A requested torque of 220 Nm, for example, can then preferably be provided by the first drive unit group providing 200 Nm and the second drive unit group providing 20 Nm. A requested torque of 400 Nm, for example, is then preferably provided exclusively by the second drive unit group

Wird das angeforderte Drehmoment beispielsweise von 200 Nm auf 500 Nm erhöht, so verändert sich die Bereitstellung des Drehmoments dahingehend, dass das Drehmoment zu Beginn beispielsweise ausschließlich von der ersten Antriebseinheitengruppe und zum Ende der Drehmomentenerhöhung beispielsweise ausschließlich von der zweiten Antriebeinheitengrupp bereitgestellt wird. Diese beispielhaft beschriebene Veränderung der Drehmomentenbereitstellung könnte, sofern sie innerhalb einer relativ kurzen Zeitspanne vorgenommen wird, negative Auswirkungen auf eine Fahrdynamik des Fahrzeugs haben, sodass vorteilhafterweise eine Begrenzung der Veränderung der Aufteilung der angeforderten Leistung und/oder des angeforderten Drehmoments begrenzt wird.If the requested torque is increased, for example, from 200 Nm to 500 Nm, the provision of the torque changes such that the torque is initially provided, for example, exclusively by the first drive unit group, and at the end of the torque increase, for example, only by the second drive unit group. This change in the provision of torque described as an example could have negative effects on the driving dynamics of the vehicle if it is carried out within a relatively short period of time, so that the change in the distribution of the requested power and/or the requested torque is advantageously limited.

Beim Betrieb bzw. während des Betriebs eines solchen Fahrzeugs wird auch eine Aufteilung einer angeforderten Leistung und/oder eines angeforderten Drehmoments auf die mehreren Antriebseinheiten vorgenommen, und zwar insbesondere dynamisch. Mit anderen Worten wird die Aufteilung, welche der Antriebseinheiten aktuell welchen Anteil der gesamten angeforderten Leistung und/oder des gesamten angeforderten Drehmoments bereitstellt, während des Fahrbetriebs variiert. Bei einer solchen Aufteilung kann auch von einem Aufteilungsfaktor für jede der Antriebseinheiten gesprochen werden, der dann den Beitrag der betreffenden Antriebseinheit zur gesamten Leistung bzw. zum gesamten Drehmoment angibt. Im Falle von nur zwei Antriebseinheiten ist grundsätzlich aber auch die Angabe nur eines solchen Aufteilungsfaktors ausreichend (der andere ergibt sich aus der Differenz zu 100%), wobei dieser dann aber immer auf dieselbe Antriebseinheit zu beziehen ist.When operating or during the operation of such a vehicle, a requested power output and/or a requested torque is also distributed to the multiple drive units, specifically dynamically in particular. In other words, the distribution of which of the drive units is currently providing what proportion of the total required power and/or the total required torque varies during driving operation. With such a division, one can also speak of a division factor for each of the drive units, which then indicates the contribution of the relevant drive unit to the total power or to the total torque. In the case of only two drive units, however, it is generally sufficient to state just one such distribution factor (the other results from the difference to 100%), although this must then always refer to the same drive unit.

Eine auf diese Weise angegebene Aufteilung ist dabei zu unterscheiden von einem Faktor, welchen Anteil einer maximal möglichen Leistung bzw. eines maximal möglichen Drehmoments eine Antriebseinheit bereitstellt bzw. abgibt.A division specified in this way is to be distinguished from a factor which proportion of a maximum possible output or a maximum possible torque a drive unit provides or delivers.

Die Anforderung einer bestimmten Leistung und/oder eines bestimmten Drehmoments kann dabei, wie schon erwähnt, vorzugsweise durch einen Fahrerwunsch, typischerweise über ein Fahrpedal, und/oder eine Anforderung aus einem Fahrerassistenzsystem erfolgen. So kann ein Fahrerassistenzsystem zur Abstandsregelung z.B. eine Beschleunigung und damit einer Erhöhung der Leistung bzw. des Drehmoments anfordern.As already mentioned, the request for a specific output and/or a specific torque can preferably be made by a driver request, typically via an accelerator pedal, and/or a request from a driver assistance system. For example, a driver assistance system for distance control can request acceleration and thus an increase in power or torque.

Elektrofahrzeuge mit zumindest zwei elektrischen Maschinen, ermöglichen eine besonders schnelle Veränderung der Aufteilung der (insgesamt) angeforderten Leistung und/oder des (insgesamt) angeforderten Drehmoments auf die mehreren Antriebseinheiten, nämlich durch einen hochdynamischen Leistungsaufbau bzw. Leistungsabbau, dann auch an den betreffenden Achsen.Electric vehicles with at least two electrical machines enable a particularly rapid change in the distribution of the (total) required power and/or the (total) required torque to the multiple drive units, namely through a highly dynamic increase in power or power reduction, then also on the axles in question.

Es hat sich nun jedoch herausgestellt, dass eine solche, besonders schnelle bzw. hochdynamische Veränderung der Aufteilung z.B. während Lenkmanövern des Fahrers oder/und bei Straßenbedingungen mit geringen oder transienten Straßenreibwerten zum Ausbrechen des Fahrzeuges führen kann. Dies ist insbesondere deswegen von Nachteil, da eine Veränderung der Aufteilung für den Fahrer in aller Regel nicht nachvollziehbar, bemerkbar oder reproduzierbar auftreten kann und damit ein Ausbrechen des Fahrzeuges den Fahrer überraschen kann.However, it has now been found that such a particularly fast or highly dynamic change in the distribution, e.g. during steering maneuvers by the driver and/or in road conditions with low or transient road friction coefficients, can lead to the vehicle skidding. This is disadvantageous in particular because a change in the division can generally not occur in a way that the driver can understand, notice or reproduce, and the vehicle can therefore surprise the driver if the vehicle swerves.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung wird nun eine zeitliche Veränderung der Aufteilung bzw. deren Maß (z.B. ein Gradient oder eine Differenz) begrenzt, indem bevorzugt eine zulässige Veränderung der Aufteilung pro Zeiteinheit auf einen Schwellwert begrenzt wird. Etwaige nachteilige Auswirkungen einer zu schnellen Veränderung auf die Fahrdynamik werden damit verhindert oder zumindest reduziert. Auch werden damit Fälle, in denen ein Fahrstabilitätsprogramm oder dergleichen zu spät bzw. nicht schnell genug reagieren würde, vermieden. Hintergrund ist hier, dass z.B. ein Fahrstabilitätsprogramm bei kritischen Fahrmanövern ein etwaiges Ausbrechen des Fahrzeugs zwar bei gleichbleibenden Drehmomenten auf die Achsen bzw. Räder abfangen kann, hierzu allerdings eine gewisse Zeit benötigt, um die Situation zu erfassen und Gegenmaßnahmen einzuleiten. Aufgrund der grundsätzlich möglichen, hohen Dynamik der elektrischen Antriebseinheiten und einer damit möglichen (schnellen) Veränderung der Aufteilung während eines solchen kritischen Fahrmanövers würde es aber dazu kommen, dass ein solches Ausbrechen beschleunigt wird, sodass das Fahrstabilitätsprogramm zu spät reagieren würde. In diesem Sinne ist es auch zweckmäßig, wenn der erwähnte Schwellwert in Abhängigkeit von einem verwendeten Fahrstabilitätsprogramm, und dann zweckmäßigerweise auch von dessen Bedingungen oder Kriterien, vorgegeben wird.According to a development of the invention, a change in the division over time or its extent (eg a gradient or a difference) is now limited by preferably limiting a permissible change in the division per unit of time to a threshold value. Any adverse effects of a too rapid change on the driving dynamics are thus prevented or at least reduced. This also avoids cases in which a driving stability program or the like would react too late or not quickly enough. The background here is that, for example, a driving stability program during critical driving maneuvers can compensate for any swerving of the vehicle with constant torques on the axles or wheels, but this requires a certain amount of time to grasp the situation and initiate countermeasures. Due to the However, due to the fundamentally possible high dynamics of the electric drive units and a possible (quick) change in the distribution during such a critical driving maneuver, such a swerving would be accelerated, so that the driving stability program would react too late. In this sense, it is also expedient if the threshold value mentioned is specified as a function of a driving stability program used, and then expediently also of its conditions or criteria.

Weiterhin ist es von Vorteil, wenn das Maß der zeitlichen Veränderung der Aufteilung in Abhängigkeit von der angeforderten Leistung und/oder des angeforderten Drehmoments begrenzt wird. Ebenso zweckmäßig ist eine Begrenzung in Abhängigkeit von aktuellen Fahrbedingungen. Auf diese Weise kann besonders individuell reagiert werden, während zugleich möglichst große Freiräume für die Aufteilung gelassen werden. So kann z.B. bei insgesamt geringer, angeforderter Leistung eine schnellere zeitliche Veränderung zugelassen werden, da dann eine kritische Fahrsituation kaum eintreten wird. Hingegen kann z.B. bei insgesamt hoher, angeforderter Leistung nur eine langsame zeitliche Veränderung zugelassen werden, da dann eine kritische Fahrsituation mit deutlich höherer Wahrscheinlichkeit eintreten kann.Furthermore, it is advantageous if the extent of the change over time in the division is limited as a function of the requested power and/or the requested torque. A limitation depending on the current driving conditions is also expedient. In this way, it is possible to react particularly individually, while at the same time leaving as much freedom as possible for the division. For example, if the required power is low overall, a faster change over time can be permitted, since a critical driving situation will then hardly occur. On the other hand, e.g. with an overall high demanded power, only a slow change over time can be permitted, since a critical driving situation can then occur with a significantly higher probability.

Eine erfindungsgemäße Recheneinheit, z.B. ein Steuergerät eines Kraftfahrzeugs, ist, insbesondere programmtechnisch, dazu eingerichtet, erfindungsgemäße Verfahren durchzuführen.A computing unit according to the invention, e.g. a control unit of a motor vehicle, is set up, in particular in terms of programming, to carry out the method according to the invention.

Auch die Implementierung der erfindungsgemäßen Verfahren in Form eines Computerprogramms oder Computerprogrammprodukts mit Programmcode zur Durchführung aller Verfahrensschritte ist vorteilhaft, da dies besonders geringe Kosten verursacht, insbesondere wenn ein ausführendes Steuergerät noch für weitere Aufgaben genutzt wird und daher ohnehin vorhanden ist. Geeignete Datenträger zur Bereitstellung des Computerprogramms sind insbesondere magnetische, optische und elektrische Speicher, wie z.B. Festplatten, Flash-Speicher, EEPROMs, DVDs u.a.m. Auch ein Download eines Programms über Computernetze (Internet, Intranet usw.) ist möglich.The implementation of the method according to the invention in the form of a computer program or computer program product with program code for carrying out all method steps is advantageous because this causes particularly low costs, especially if an executing control unit is also used for other tasks and is therefore available anyway. Suitable data carriers for providing the computer program are, in particular, magnetic, optical and electrical memories, such as hard drives, flash memories, EEPROMs, DVDs, etc. It is also possible to download a program via computer networks (Internet, intranet, etc.).

Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.Further advantages and refinements of the invention result from the description and the attached drawing.

Die Erfindung ist anhand von Ausführungsbeispielen in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben.The invention is shown schematically in the drawing using exemplary embodiments and is described below with reference to the drawing.

Figurenlistecharacter list

  • 1 zeigt schematisch ein Fahrzeug, bei dem erfindungsgemäße Verfahren durchführbar sind. 1 shows schematically a vehicle in which the method according to the invention can be carried out.
  • 2 zeigt schematisch einen Ablauf eines erfindungsgemäßen Verfahrens in einer bevorzugten Ausführungsform. 2 shows schematically a sequence of a method according to the invention in a preferred embodiment.
  • 3 zeigt schematisch einen Ablauf eines erfindungsgemäßen Verfahrens in einer weiteren bevorzugten Ausführungsform. 3 shows schematically a sequence of a method according to the invention in a further preferred embodiment.
  • 4 zeigt schematisch einen Ablauf eines erfindungsgemäßen Verfahrens in einer weiteren bevorzugten Ausführungsform. 4 shows schematically a sequence of a method according to the invention in a further preferred embodiment.
  • 5 zeigt eine schematische Darstellung von Leistungscharakteristika von unterschiedlichen elektrischen Maschinen. 5 shows a schematic representation of performance characteristics of different electrical machines.

Ausführungsform(en) der Erfindungembodiment(s) of the invention

In 1 ist schematisch ein Fahrzeug dargestellt, bei dem erfindungsgemäße Verfahren durchführbar sind. Das Fahrzeug 100 weist zwei Achsen 110 und 120 auf, die jeweils als antreibbare bzw. angetriebene Achse - mit entsprechend antreibbaren Rädern - ausgebildet sind. Das Fahrzeug 100 weist zudem zwei Antriebseinheiten 130 und 140 auf, die beispielhaft jeweils als elektrische Maschine ausgebildet sind, und die jeweils für eine der beiden Achsen 110, 120 vorgesehen sind, d.h. mechanisch und damit drehmomentübertragend damit gekoppelt sind. Die Antriebseinheiten 130, 140 bilden je eine Antriebseinheitengruppe. Die Antriebseinheiten 130, 140 unterschieden sich hinsichtlich ihrer Optimalleistungsparameter, z.B. hinsichtlich des Drehmomentbereich mit größter Energieeffizienz.In 1 a vehicle is shown schematically in which the method according to the invention can be carried out. The vehicle 100 has two axles 110 and 120, which are each designed as a drivable or driven axle—with correspondingly drivable wheels. The vehicle 100 also has two drive units 130 and 140, which are each designed as an electric machine, for example, and which are each provided for one of the two axles 110, 120, ie are coupled thereto mechanically and thus in a torque-transmitting manner. The drive units 130, 140 each form a drive unit group. The drive units 130, 140 differ with regard to their optimum performance parameters, for example with regard to the torque range with the greatest energy efficiency.

Weiterhin ist eine als Steuergerät ausgebildete Recheneinheit 180 vorgesehen, mittels welcher die Antriebseinheiten 130, 140 ansteuerbar sind. Beispielsweise kann das Steuergerät 180 eine Leistung und/oder ein Drehmoment von jeder der Antriebseinheiten 130, 140 anfordern bzw. diese zur Abgabe dieser Leistung bzw. dieses Drehmoments ansteuern. Hierzu kann das Steuergerät 180 insbesondere auch eine insgesamt - von beispielsweise einem Fahrpedal und/oder einem Fahrerassistenzsystem - angeforderte Leistung bzw. ein Drehmoment auf die Antriebseinheiten 130, 140 verteilen, d.h. eine entsprechende Aufteilung vornehmen.Furthermore, a computing unit 180 designed as a control unit is provided, by means of which the drive units 130, 140 can be controlled. For example, control unit 180 can request power and/or torque from each of drive units 130, 140 or control them to deliver this power or torque. For this purpose, the control unit 180 can in particular also distribute a total power or torque requested--for example by an accelerator pedal and/or a driver assistance system--to the drive units 130, 140, i.e. carry out a corresponding distribution.

In 5 ist eine schematische Darstellung von Leistungscharakteristika von unterschiedlichen elektrischen Maschinen dargestellt. Auf der Abszisse (520) ist dabei ein abgegebenes Drehmoment aufgetragen, während auf der Ordinate (510) eine Energieeffizienz der elektrischen Maschinen aufgetragen ist. Der mit 530 bezeichnete Verlauf zeigt dabei die vom abgegebenen Drehmoment einer ersten elektrischen Maschine, bei der es sich beispielsweise um die erste elektrische Antriebseinheit 130 handeln kann, abhängige Energieeffizienz. Der mit 540 bezeichnete Verlauf zeigt dabei die vom abgegebenen Drehmoment einer zweiten elektrischen Maschine, bei der es sich beispielsweise um die zweite elektrische Antriebseinheit 140 handeln kann, abhängige Energieeffizienz. Die erste elektrische Maschine kann niedrige Drehmomente effizienter bereitstellen als die zweite elektrische Maschine, die zweite elektrische Maschine kann höhere Drehmomente effizienter bereitstellen, als die erste elektrische Maschine.In 5 a schematic representation of performance characteristics of different electrical machines is shown. An output torque is plotted on the abscissa (520), while an energy efficiency of the electrical machines is plotted on the ordinate (510). The curve labeled 530 shows the dated delivered torque of a first electric machine, which can be, for example, the first electric drive unit 130, dependent energy efficiency. The profile denoted by 540 shows the energy efficiency dependent on the output torque of a second electric machine, which can be the second electric drive unit 140, for example. The first electrical machine can provide low torques more efficiently than the second electrical machine, and the second electrical machine can provide higher torques more efficiently than the first electrical machine.

Im Rahmen eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, eine angeforderte Leistung so auf die Antriebseinheiten 130, 140 aufzuteilen, dass deren unterschiedliche Optimalleistungsparameter ausgenutzt werden können. Bei einer Veränderung der angeforderten Leistung wird die Aufteilung der Leistung auf die beiden Antriebeinheiten 130, 140 verändert, sodass auch nach Veränderung der angeforderten Leistung ein energieoptimierter Betrieb des Fahrzeugs möglich ist.As part of an exemplary embodiment of the method according to the invention, provision is made for a requested power to be divided between the drive units 130, 140 in such a way that their different optimal power parameters can be utilized. If there is a change in the requested power, the distribution of the power between the two drive units 130, 140 is changed, so that energy-optimized operation of the vehicle is possible even after the requested power has changed.

Eine Anforderung von 100 kW kann beispielsweise so auf die beiden Antriebseinheiten 130, 140 aufgeteilt sein, dass die Antriebseinheit 130 eine Leistung von 70 kW und die Antriebseinheit 140 eine Leistung von 30 kW bereitstellt, da so die unterschiedlichen Optimalleistungsparameter der Antriebeinheiten ausgenutzt und die Energieeffizient des Fahrzeugs maximiert werden kann. Erhöht sich die angeforderte Leistung auf z.B. 120 kW, wird die Aufteilung der Leistungsanforderung auf die beiden Antriebseinheiten 130, 140 verändert, sodass die Antriebseinheit 130 weiterhin 70 kW bereitstellt und daher weiterhin in ihrem optimalen Leistungsbereich betrieben wird. Die verbleibenden 50 kW werden dann von der Antriebseinheit 140 bereitgestellt. Aufgrund der unterschiedlichen Optimalleistungsparameter kann je nach angeforderter Leistung auch eine Aufteilung gewählt werden, bei der die Leistung ausschließlich durch die Antriebseinheit 130 oder durch die Antriebseinheit 140 bereitgestellt wird. Somit kann vorteilhafterweise ein Verhalten eines Getriebes nachgebildet werden, ohne hierfür mechanische Komponenten zu benötigen.A requirement of 100 kW can, for example, be divided between the two drive units 130, 140 in such a way that drive unit 130 provides an output of 70 kW and drive unit 140 provides an output of 30 kW, since the different optimal performance parameters of the drive units can be used and the energy efficiency of the Vehicle can be maximized. If the required power increases to 120 kW, for example, the distribution of the power requirement between the two drive units 130, 140 is changed so that the drive unit 130 continues to provide 70 kW and therefore continues to be operated in its optimum power range. The remaining 50 kW are then provided by the drive unit 140. Due to the different optimal performance parameters, depending on the required performance, a distribution can also be selected in which the performance is provided exclusively by the drive unit 130 or by the drive unit 140 . A behavior of a transmission can thus advantageously be simulated without the need for mechanical components for this purpose.

In 2 ist schematisch ein Ablauf eines Aspektes des erfindungsgemäßen Verfahrens in einer bevorzugten Ausführungsform dargestellt, wie es beispielsweise bei dem in 1 gezeigten Fahrzeug durchgeführt werden kann. Hierzu ist beispielhaft eine Leistung P als die von den Antriebseinheiten bereitzustellende bzw. abzugebende Größe über der Zeit t aufgetragen.In 2 a sequence of one aspect of the method according to the invention is shown schematically in a preferred embodiment, as is the case, for example, in 1 shown vehicle can be carried out. For this purpose, a power P as the variable to be made available or output by the drive units is plotted over the time t as an example.

Für dieses Beispiel soll davon ausgegangen werden, dass die eine Antriebseinheit 130 eine Leistung von maximal 120 kW zur Verfügung stellen kann, die Antriebseinheit 140 hingegen nur maximal 60 kW.For this example, it should be assumed that one drive unit 130 can provide a maximum power of 120 kW, while the drive unit 140 can only provide a maximum of 60 kW.

Zunächst soll dann insgesamt eine Leistung P1 von 100 kW angefordert sein, wobei eine Aufteilung A1 eingestellt ist, bei der die Antriebseinheit 130 von der gesamten Leistung 70% bereitstellt, die Antriebseinheit 140 hingegen nur 30%. Damit stellt die Antriebseinheit 130 eine Leistung von 70 KW bereit, die Antriebseinheit 140 eine Leistung von 30 kW.A total power P 1 of 100 kW should then initially be requested, with a distribution A 1 being set in which the drive unit 130 provides 70% of the total power, while the drive unit 140 only provides 30%. The drive unit 130 thus provides an output of 70 kW, and the drive unit 140 an output of 30 kW.

Nun soll, z.B. aufgrund veränderter Bedingungen zur Energieeffizienz, bei weiterhin einer angeforderten Leistung P1 von 100 kW, die Aufteilung A2 eingestellt werden, bei der die Antriebseinheit 130 von der gesamten Leistung 50% bereitstellt, die Antriebseinheit 140 ebenfalls 50%. Bei den elektrischen Maschinen als Antriebseinheiten könnten diese veränderte Leistung von jeweils 50 kW pro Antriebseinheit zwar sehr schnell bzw. innerhalb sehr kurzer Zeit eingestellt bzw. umgesetzt werden.Now, for example due to changed conditions for energy efficiency, with a required power P 1 of 100 kW, the distribution A 2 should be set, in which the drive unit 130 provides 50% of the total power, the drive unit 140 also 50%. With the electrical machines as drive units, this changed power of 50 kW per drive unit could be set or implemented very quickly or within a very short time.

Um jedoch kritische Fahrsituationen, die ggf. von einem Fahrstabilitätsprogramm nicht mehr abgefangen werden können, zu vermeiden, wird nur eine gewisse Änderung ΔA pro Zeiteinheit Δt zugelassen. Denkbar ist, dass die Veränderung der Aufteilung nur derart erfolgen darf, dass eine Antriebseinheit pro Sekunde ihre Leistung um maximal 1 kW erhöht oder reduziert.However, in order to avoid critical driving situations that may no longer be able to be intercepted by a driving stability program, only a certain change ΔA per time unit Δt is permitted. It is conceivable that the division may only be changed in such a way that a drive unit increases or reduces its output by a maximum of 1 kW per second.

Weiterhin soll nun, z.B. aufgrund eines veränderten Fahrerwunsches, die angeforderte Leistung auf P2 von 150 kW erhöht werden. Wenn nun ausgehend von der aktuellen Aufteilung A2 die Leistung beider Antriebseinheiten in etwa gleichmäßig (relativ oder absolut) erhöht würde, stieße die Antriebseinheit 140, die nur maximal 60 kW bereitstellen kann, schnell an ihre Grenzen, da diese nur 40% der gesamten angeforderten Leistung P2 bereitstellen kann, nicht aber 50 %.Furthermore, the requested power should now be increased to P 2 of 150 kW, for example due to a changed driver request. If, based on the current distribution A 2 , the power of both drive units were increased approximately equally (relatively or absolutely), drive unit 140, which can only provide a maximum of 60 kW, would quickly reach its limits, since this only accounts for 40% of the total required Power P 2 can provide, but not 50%.

Damit müsste während der Veränderung der Aufteilung, nämlich bei einer gesamten Leistung von 120 kW, wenn also beide Antriebseinheiten 60 kW und jeweils 50% der gesamten Leistung bereitstellen, die Aufteilung geändert werden. Daher kann sofort die Aufteilung A3, wie sie sich gemäß der maximal möglichen Leistung der Antriebseinheiten 130, 140, nämlich ca. 67% (bzw. 2/3) und ca. 33% (bzw. 1/3) der gesamten Leistung ergibt, berücksichtigt werden. Entsprechend wird die Leistung des Antriebs 130 auf 100 kW, die Leistung des Antriebs 140 auf 50 kW eingestellt.Thus, the distribution would have to be changed during the change in the distribution, namely with a total power of 120 kW, ie if both drive units provide 60 kW and each 50% of the total power. Therefore, the division A 3 , as it results according to the maximum possible power of the drive units 130, 140, namely approximately 67% (or 2/3) and approximately 33% (or 1/3) of the total power , are taken into account. Accordingly, the power of the drive 130 is set to 100 kW and the power of the drive 140 to 50 kW.

Es versteht sich, dass die Berücksichtigung der Aufteilung, wie sie sich gemäß der maximal möglichen Leistung der Antriebseinheiten zueinander ergibt (also 2/3 zu 1/3) auch bedeuten kann, dass zusätzlich die im konkreten Fall insgesamt geforderte Leistung (bzw. ein Drehmoment) berücksichtigt wird, sodass z.B. eine Aufteilung von 65% für die Antriebseinheit 130 und 35% für die Antriebseinheit 140 eingestellt wird, da dies - bei einer gesamten angeforderten Leistung von 150 kW - noch leistbar ist.It goes without saying that taking into account the distribution that results from the maximum possible power of the drive units in relation to each other (i.e. 2/3 to 1/3) can also mean that the total power required in the specific case (or a torque ) is taken into account, so that, for example, a split of 65% is set for the drive unit 130 and 35% for the drive unit 140, since this—with a total required power of 150 kW—is still affordable.

In 3 ist schematisch ein Ablauf eines Aspektes des erfindungsgemäßen Verfahrens in einer weiteren bevorzugten Ausführungsform dargestellt, wie es beispielsweise bei dem in 1 gezeigten Fahrzeug durchgeführt werden kann. Hierzu ist, wie auch in 2, beispielhaft eine Leistung P über der Zeit t aufgetragen.In 3 a sequence of one aspect of the method according to the invention is shown schematically in a further preferred embodiment, as is the case, for example, in 1 shown vehicle can be carried out. For this, as also in 2 , for example, a power P plotted against time t.

Auch hier sollen die Daten gemäß dem Beispiel aus 2 gelten, wobei auch hier zunächst insgesamt eine Leistung P1 von 100 kW angefordert sein soll, wobei eine Aufteilung A1 eingestellt ist, bei der die Antriebseinheit 130 von der gesamten Leistung 70% bereitstellt, die Antriebseinheit 140 hingegen nur 30%. Damit stellt die Antriebseinheit 130 eine Leistung von 70 KW bereit, die Antriebseinheit 140 eine Leistung von 30 kW.Here, too, the data should be made according to the example 2 apply, in which case a total power P 1 of 100 kW should also be requested here initially, with a distribution A 1 being set in which the drive unit 130 provides 70% of the total power, while the drive unit 140 only provides 30%. The drive unit 130 thus provides an output of 70 kW, and the drive unit 140 an output of 30 kW.

Bei gleichbleibender, insgesamt angeforderter Leistung P1 soll, z.B. aufgrund veränderter Bedingungen zur Energieeffizienz, bei weiterhin einer angeforderten Leistung P1 von 100 kW, die Aufteilung geändert werden. Gewünscht ist, wie in 2 gezeigt, eine Aufteilung von 50% und 50%. Dies ist hier mittels einer gestrichelten Linie gezeigt.If the total required power P 1 remains the same, for example due to changed conditions for energy efficiency, the distribution should be changed if the required power P 1 is still 100 kW. Desired is as in 2 shown a split of 50% and 50%. This is shown here by a dashed line.

Diese Aufteilung würde dazu führen, dass bei beiden Antriebseinheiten eine abzugebende Leistung von jeweils 50 kW eingestellt würde. Bei der Antriebseinheit 140, die insgesamt nur maximal 60 kW bereitstellen kann, bedeutete dies einen Anteil von ca. 83% (bzw. 5/6) der maximal möglichen Leistung. Dies ließe für nachfolgende, höhere angeforderte Leistungen, jedoch wenig Spielraum zur Leistungserhöhung, wenn die Aufteilung zwischen den Antriebseinheiten dann weiterhin gleichbleiben soll.This division would lead to a power output of 50 kW each to be set for both drive units. In the case of the drive unit 140, which can only provide a maximum of 60 kW overall, this means a share of approx. 83% (or 5/6) of the maximum possible output. However, this would leave little scope for increasing power for subsequent, higher power requirements if the distribution between the drive units is then to remain the same.

Daher wird beispielhaft angenommen, dass - sofern dies insgesamt darstellbar ist - jede Antriebseinheit nur höchstens 70% ihrer maximal möglichen Leistung bereitstellen soll. Dies führt zu der Aufteilung A4, bei der die Antriebseinheit 130 dann 58% der gesamten Leistung, also 58 kW, bereitstellt, die Antriebseinheit 140 dann 42%, also 42 kW (dies entspricht 70% von 60 kW). Auf diese Weise stehen bei beiden Antriebseinheiten, also insbesondere auch bei der Antriebseinheit 140, noch ausreichend Reserven für eine kurzfristige Erhöhung der gesamten, bereitzustellenden Leistung zur Verfügung, ohne die Aufteilung ändern zu müssen.It is therefore assumed, for example, that - if this can be represented overall - each drive unit should only provide a maximum of 70% of its maximum possible power. This leads to the division A 4 , in which the drive unit 130 then provides 58% of the total power, ie 58 kW, and the drive unit 140 then 42%, ie 42 kW (this corresponds to 70% of 60 kW). In this way, both drive units, ie in particular also drive unit 140, still have sufficient reserves for a short-term increase in the total power to be provided without having to change the distribution.

In 4 ist schematisch ein Ablauf eines erfindungsgemäßen Verfahrens in einer weiteren bevorzugten Ausführungsform dargestellt, und zwar insbesondere in Form von Berechnungsketten bzw. Folgen von Berechnungsvorgängen, wie sie bei einer Einstellung oder Veränderung der Aufteilung einer angeforderten Leistung bzw. eines angeforderten Drehmoments vorgenommen werden können.In 4 a sequence of a method according to the invention is shown schematically in a further preferred embodiment, in particular in the form of calculation chains or sequences of calculation processes, as can be carried out when setting or changing the distribution of a requested power or a requested torque.

Zunächst wird aus einem Fahrerwunsch 410 und einer Anforderung 411 eines Fahrerassistenzsystems in einem Schritt 420 die tatsächlich und aktuell angeforderte Leistung bzw. das Drehmoment ermittelt (z.B. das Maximum von beiden gewählt). Im Schritt 430 wird dann ermittelt, ob diese Anforderung umgesetzt werden kann, wobei die Grenzen der Antriebseinheiten berücksichtigt werden.First, in a step 420, the actually and currently required power or torque is determined from a driver request 410 and a request 411 from a driver assistance system (e.g. the maximum of both is selected). In step 430 it is then determined whether this request can be implemented, taking into account the limits of the drive units.

Letzteres wird in den Schritten 460, 470, 480 ermittelt. In Schritt 460 wird die gesamte Leistungsfähigkeit der Antriebseinheiten ohne etwaige Aufteilung ermittelt, in Schritt 470 dann speziell die Grenze für die bereitstellbare Leistung, in Schritt 480 dann für das Drehmoment. Anschließend wird in Schritt 440 eine Umsetzungsstrategie ermittelt, in Schritt 450 erfolgt dann die Aufteilung auf die Antriebseinheitengruppen, sodass die angeforderte Leistung durch geeignete Aufteilung auf die Antriebseinheitengruppen, die sich hinsichtlich ihrer Energieeffizienz in Abhängigkeit der bereitgestellten Leistung unterscheiden, bereitgestellt wird.The latter is determined in steps 460, 470, 480. In step 460 the overall performance of the drive units is determined without any division, in step 470 then specifically the limit for the power that can be provided, in step 480 then for the torque. Then, in step 440, an implementation strategy is determined, in step 450 the distribution to the drive unit groups takes place, so that the required power is provided by suitable distribution to the drive unit groups, which differ in terms of their energy efficiency depending on the power provided.

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

  • EP 3132966 A1 [0006]EP 3132966 A1 [0006]
  • EP 2323862 B1 [0006]EP 2323862 B1 [0006]

Claims (8)

Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugs (100) mit zwei antreibbaren Achsen (110, 120) und mehreren elektrischen Antriebseinheiten (130, 140), wobei jeder Achse jeweils wenigstens eine der mehreren Antriebseinheiten (130, 140) zugeordnet ist, wobei alle Antriebseinheiten (130, 140), die der jeweils gleichen Achse (110, 120) zugeordnet sind, eine Antriebseinheitengruppe bilden, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden elektrischen Antriebseinheitengruppen über unterschiedliche Optimalleistungsparameter verfügen und eine Aufteilung (A1, A2, A3, A4) einer angeforderten Leistung (P) und/oder eines angeforderten Drehmoments derart auf die beiden Antriebseinheitengruppen verteilt wird, dass ein Energieverbrauch des Fahrzeugs optimiert wird.Method for operating a vehicle (100) with two drivable axles (110, 120) and a plurality of electric drive units (130, 140), with each axle being assigned at least one of the plurality of drive units (130, 140), with all drive units (130, 140), each of which is assigned to the same axis (110, 120), form a drive unit group, characterized in that the two electric drive unit groups have different optimal performance parameters and a division (A 1, A 2 , A 3 , A 4 ) of a requested Power (P) and / or a requested torque is distributed to the two drive unit groups in such a way that energy consumption of the vehicle is optimized. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufteilung (A1, A2, A3, A4) der angeforderten Leistung (P) und/oder des angeforderten Drehmoments auf die beiden Antriebseinheitengruppen dynamisch vorgenommen wird, wobei ein Maß der zeitlichen Veränderung (ΔA/Δt) der Aufteilung begrenzt wird.procedure after claim 1 , characterized in that the distribution (A 1 , A 2 , A 3 , A 4 ) of the requested power (P) and/or the requested torque to the two drive unit groups is carried out dynamically, with a measure of the change over time (ΔA/Δt ) of the division is limited. Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Maß der zeitlichen Veränderung (ΔA/Δt) der Aufteilung in Abhängigkeit von der angeforderten Leistung (P) und/oder des angeforderten Drehmoments begrenzt wird.procedure after claim 2 , wherein the rate of change over time (ΔA/Δt) of the split is limited as a function of the requested power (P) and/or the requested torque. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, wobei das Maß der zeitlichen Veränderung (ΔA/Δt) der Aufteilung in Abhängigkeit von aktuellen Fahrbedingungen begrenzt wird.procedure after claim 2 or 3 , whereby the rate of change over time (ΔA/Δt) of the distribution is limited as a function of current driving conditions. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei das Maß der zeitlichen Veränderung (ΔA/Δt) der Aufteilung begrenzt wird, indem eine zulässige Veränderung der Aufteilung pro Zeiteinheit (Δt) auf einen Schwellwert (ΔA) begrenzt wird.Procedure according to one of claims 2 until 4 , wherein the rate of change over time (ΔA/Δt) of the split is limited by limiting an allowable change in the split per unit time (Δt) to a threshold value (ΔA). Recheneinheit (180), die dazu eingerichtet ist, alle Verfahrensschritte eines Verfahrens nach einem der vorstehenden Ansprüche durchzuführen.Arithmetic unit (180) which is set up to carry out all method steps of a method according to one of the preceding claims. Computerprogramm, das eine Recheneinheit (180) dazu veranlasst, alle Verfahrensschritte eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5 durchzuführen, wenn es auf der Recheneinheit (180) ausgeführt wird.Computer program that causes a computing unit (180) to carry out all method steps of a method according to one of Claims 1 until 5 to be performed when it is executed on the computing unit (180). Maschinenlesbares Speichermedium mit einem darauf gespeicherten Computerprogramm nach Anspruch 7.Machine-readable storage medium with a computer program stored on it claim 7 .
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