DE102021212037A1 - Control device for a drive unit with multiple drive axles, drive unit and method for controlling a drive unit with multiple drive axles - Google Patents

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Abstract

Betriebsstrategie für Antriebseinheiten mit mehreren elektrisch angetriebenen Achsen. Hierzu ist es vorgesehen, Nutzungsdaten der Komponenten der einzelnen elektrisch angetriebenen Achsen zu erfassen. Die Betriebsmodi der einzelnen elektrisch angetriebenen Achsen werden unter Verwendung der erfassten historischen Nutzungsdaten angepasst.Operating strategy for drive units with several electrically driven axles. For this purpose, it is intended to record usage data for the components of the individual electrically driven axles. The operating modes of the individual electrically driven axles are adjusted using the recorded historical usage data.

Description

Technisches Gebiettechnical field

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung für eine Antriebseinheit mit mehreren Antriebsachsen sowie eine Antriebseinheit mit einer solchen Steuervorrichtung. Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Steuerung einer Antriebseinheit mit mehreren Antriebsachsen. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung die Steuerung einer Antriebseinheit mit mehreren elektrisch angetriebenen Antriebsachsen, wie sie beispielsweise in einem elektrisch angetriebenen Fahrzeug eingesetzt werden kann.The present invention relates to a control device for a drive unit with a plurality of drive axles and a drive unit with such a control device. The present invention also relates to a method for controlling a drive unit with multiple drive axles. In particular, the present invention relates to the control of a drive unit with a plurality of electrically driven drive axles, such as can be used in an electrically driven vehicle, for example.

Stand der TechnikState of the art

Elektrisch angetriebene Kraftfahrzeuge gewinnen zunehmend an Bedeutung. Neben Elektrofahrzeugen, bei welchen jeweils nur eine Achse des Fahrzeugs mit einem Räderpaar angetrieben wird, ist es darüber hinaus auch bei elektrisch angetriebenen Fahrzeugen bekannt, an Kraftfahrzeugen mehrere Antriebsachsen vorzusehen. Beispielsweise können bei Kraftfahrzeugen mit vier Rädern beide Achsen, das heißt das vordere Räderpaar und das hintere Räderpaar mit einem Antrieb, insbesondere einem elektrischen Antrieb versehen werden. Für Kraftfahrzeuge mit mehr als zwei Achsen ist es darüber hinaus auch möglich, weitere Achsen mit einem elektrischen Antrieb zu versehen.Electrically powered motor vehicles are becoming increasingly important. In addition to electric vehicles, in which only one axle of the vehicle is driven by a pair of wheels, it is also known in the case of electrically driven vehicles to provide motor vehicles with multiple drive axles. For example, in motor vehicles with four wheels, both axles, ie the front pair of wheels and the rear pair of wheels, can be provided with a drive, in particular an electric drive. For motor vehicles with more than two axles, it is also possible to provide additional axles with an electric drive.

Die Druckschrift DE 10 2015 000 216 A1 beschreibt ein Verfahren zur Ansteuerung von Elektromotoren mit mindestens zwei separat angetriebenen Achsen. Insbesondere wird hierbei vorgeschlagen, den Schlupf der Räder an den Antriebsachsen zu ermitteln und ein Antriebsmoment entsprechend anzupassen.The pamphlet DE 10 2015 000 216 A1 describes a method for controlling electric motors with at least two separately driven axles. In particular, it is proposed here to determine the slippage of the wheels on the drive axles and to adjust a drive torque accordingly.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of Invention

Die vorliegende Erfindung schafft eine Steuervorrichtung für eine Antriebseinheit mit mehreren Antriebsachsen, eine Antriebseinheit mit mehreren Antriebsachsen sowie ein Verfahren zur Steuerung einer Antriebseinheit mit mehreren Antriebsachsen mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.The present invention provides a control device for a drive unit with multiple drive axles, a drive unit with multiple drive axles, and a method for controlling a drive unit with multiple drive axles, having the features of the independent patent claims. Further advantageous embodiments are the subject matter of the dependent patent claims.

Demgemäß ist vorgesehen:

  • Eine Steuervorrichtung für eine Antriebseinheit mit mehreren Antriebsachsen. Jede der Antriebsachsen umfasst hierbei ein separates elektrisches Antriebssystem. Die Steuervorrichtung umfasst eine Überwachungseinrichtung und eine Steuereinrichtung. Die Überwachungseinrichtung ist dazu ausgelegt, Nutzungsdaten der einzelnen elektrischen Antriebssysteme der mehreren Antriebsachsen zu erfassen. Die Nutzungsdaten können in einem Speicher der Steuervorrichtung abgespeichert werden. Die Steuereinrichtung ist dazu ausgelegt, für die einzelnen elektrischen Antriebssysteme der mehreren Antriebsachsen jeweils einen individuellen Betriebsmodus festzulegen. Das Festlegen der individuellen Betriebsmodi für die einzelnen elektrischen Antriebssysteme erfolgt insbesondere unter Verwendung der zuvor erfassten Nutzungsdaten der elektrischen Antriebssysteme.
Accordingly, it is provided:
  • A control device for a drive unit with multiple drive axles. Each of the drive axles includes a separate electric drive system. The control device includes a monitoring device and a control device. The monitoring device is designed to record usage data for the individual electric drive systems of the multiple drive axles. The usage data can be stored in a memory of the control device. The control device is designed to define an individual operating mode for each of the individual electric drive systems of the multiple drive axles. The individual operating modes for the individual electric drive systems are defined in particular using the previously recorded usage data for the electric drive systems.

Weiterhin ist vorgesehen:

  • Eine Antriebseinheit für ein elektrisch angetriebenes Fahrzeug mit mehreren Antriebsachsen und einer erfindungsgemäßen Steuervorrichtung. Jede der mehreren Antriebsachsen umfasst hierbei ein separates elektrisches Antriebssystem.
Furthermore, it is provided:
  • A drive unit for an electrically driven vehicle with multiple drive axles and a control device according to the invention. Each of the multiple drive axles includes a separate electric drive system.

Schließlich ist vorgesehen:

  • Ein Verfahren zur Steuerung einer Antriebseinheit mit mehreren Antriebsachsen, wobei jede Antriebsachse ein separates elektrisches Antriebssystem umfasst.
Finally it is provided:
  • A method of controlling a propulsion unit having multiple drive axles, each drive axle including a separate electric drive system.

Das Verfahren umfasst einen Schritt zum Erfassen von Nutzungsdaten der einzelnen elektrischen Antriebssysteme der mehreren Antriebsachsen. Weiterhin umfasst das Verfahren einen Schritt zum Festlegen von individuellen Betriebsmodi für die einzelnen elektrischen Antriebssysteme der mehreren Antriebsachsen. Das Festlegen der einzelnen Betriebsmodi erfolgt insbesondere unter Verwendung der zuvor erfassten Nutzungsdaten der elektrischen Antriebssysteme.The method includes a step for acquiring usage data of the individual electric drive systems of the multiple drive axles. Furthermore, the method includes a step for defining individual operating modes for the individual electric drive systems of the multiple drive axles. The individual operating modes are defined using the previously recorded usage data for the electric drive systems.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the Invention

Der vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass bei elektrisch angetriebenen Fahrzeugen mit mehreren Antriebsachsen die elektrischen Antriebssysteme der einzelnen Antriebsachsen individuell angesteuert bzw. betrieben werden können. Beispielsweise kann bei Antriebseinheiten mit mehreren elektrisch angetriebenen Achsen ein Teil der elektrisch angetriebenen Achsen temporär deaktiviert werden. Dies kann zu einer unterschiedlich starken Beanspruchung der einzelnen elektrischen Antriebssysteme führen.The present invention is based on the finding that in electrically driven vehicles with multiple drive axles, the electric drive systems of the individual drive axles can be controlled or operated individually. For example, in the case of drive units with several electrically driven axles, some of the electrically driven axles can be temporarily deactivated. This can lead to different levels of stress on the individual electric drive systems.

Es ist daher eine Idee der vorliegenden Erfindung, dieser Erkenntnis Rechnung zu tragen und eine Betriebsstrategie für Antriebssysteme mit mehreren elektrischen Antriebssystemen bereitzustellen, welche die Nutzung und den Verschleiß der einzelnen elektrischen Antriebssysteme anpassen kann. Hierdurch kann beispielsweise eine ausgeglichenere Nutzung der einzelnen elektrischen Antriebssysteme erzielt werden.It is therefore an idea of the present invention to take this knowledge into account and to provide an operating strategy for drive systems with a number of electric drive systems, which can adapt the use and wear of the individual electric drive systems. In this way, for example, a more balanced use of the individual electric drive systems can be achieved.

Hierzu ist es vorgesehen, Nutzungsdaten der einzelnen elektrischen Antriebssysteme einer Antriebseinheit mit mehreren elektrisch angetriebenen Achsen zu erfassen. Aus diesen erfassten Nutzungsdaten können Rückschlüsse über die Beanspruchung sowie gegebenenfalls den Verschleiß der einzelnen elektrischen Antriebssysteme ermittelt werden. Ausgehend aus dem ermittelten Nutzungsverhalten der einzelnen elektrischen Antriebssysteme ist es daraufhin möglich, für die einzelnen elektrischen Antriebssysteme jeweils einen geeigneten Betriebsmodus festzulegen, sodass eine optimierte Nutzung des Gesamtsystems erreicht werden kann. Beispielsweise können die Betriebsmodi der einzelnen elektrischen Antriebssysteme gemäß den gewonnenen Nutzungsdaten derart angepasst werden, dass der Verschleiß in den einzelnen Komponenten der mehreren Antriebsachsen möglichst ausgeglichen wird. Hierdurch kann die Gesamtlebensdauer des Antriebssystems und damit auch die Verfügbarkeit gesteigert werden.Provision is made for this purpose to record usage data for the individual electric drive systems of a drive unit with a number of electrically driven axles. From this recorded usage data, conclusions can be drawn about the stress and, if applicable, the wear and tear on the individual electric drive systems. Based on the determined usage behavior of the individual electric drive systems, it is then possible to define a suitable operating mode for the individual electric drive systems, so that an optimized use of the overall system can be achieved. For example, the operating modes of the individual electric drive systems can be adjusted according to the usage data obtained in such a way that the wear in the individual components of the multiple drive axles is compensated for as much as possible. As a result, the overall service life of the drive system and thus also the availability can be increased.

Die Nutzungsdaten der elektrischen Antriebssysteme können kontinuierlich erfasst und in einer geeigneten Speichereinrichtung der Steuervorrichtung abgespeichert werden. Hierzu ist es beispielsweise möglich, die Nutzungsdaten kontinuierlich während des aktiven Betriebs eines elektrischen Antriebssystems, beispielsweise in einem vorgegebenen Zeitraster, abzutasten. Darüber hinaus ist es beispielsweise auch möglich, nur Nutzungsdaten zu erfassen, welche vorgegebene Kriterien erfüllen. Beispielsweise können auch nur Nutzungsdaten erfasst werden, deren Wert einen vorgegebenen Schwellwert über- bzw. unterschreitet. Ebenso ist es beispielsweise möglich, Gradienten oder andere aus den Nutzungsdaten abgeleiteten Werte zu ermitteln und diese abzuspeichern. Auch in diesem Fall können gegebenenfalls nur Werte abgespeichert werden, welche vorgegebene Schwellwerte über- bzw. unterschreiten. Ferner ist es auch möglich, für einen oder mehrere vorgegebene Nutzungsdaten einen Zähler vorzusehen und den Wert dieses Zählers gemäß den erfassten Nutzungsdaten zu erhöhen oder erniedrigen. Darüber hinaus sind selbstverständlich auch beliebige andere Möglichkeiten zur Erfassung und Aufzeichnung von Nutzungsdaten des elektrischen Antriebssystems möglich. Ebenso ist es grundsätzlich möglich, die erfassten Nutzungsdaten zunächst gemäß vorgegebenen Algorithmen zu verarbeiten und daraufhin ein Resultat einer solchen Verarbeitung in einer Speichereinrichtung abzulegen.The usage data of the electric drive systems can be recorded continuously and stored in a suitable memory device of the control device. For this purpose it is possible, for example, to sample the usage data continuously during the active operation of an electric drive system, for example in a predetermined time frame. In addition, it is also possible, for example, to only record usage data that meet specified criteria. For example, only usage data whose value exceeds or falls below a predetermined threshold value can also be recorded. It is also possible, for example, to determine gradients or other values derived from the usage data and to store them. In this case, too, it may be possible to store only values which exceed or fall below predetermined threshold values. Furthermore, it is also possible to provide a counter for one or more predetermined usage data and to increase or decrease the value of this counter according to the usage data recorded. In addition, any other options for acquiring and recording usage data of the electric drive system are, of course, also possible. It is also fundamentally possible to first process the recorded usage data according to predefined algorithms and then to store a result of such processing in a storage device.

Wie nachfolgend noch näher erläutert wird, kann es sich bei den Nutzungsdaten beispielsweise um sensorisch erfasste Messwerte, aus Messwerten abgeleitete Größen, Sollwertvorgaben oder beliebige andere geeignete Daten in Zusammenhang mit dem elektrischen Antriebssystem handeln. Insbesondere ist hierbei jede Art von Daten möglich, welche Rückschlüsse auf Beanspruchung von Komponenten in dem Antriebssystem ermöglicht. Derartige Nutzungsdaten können sich auf beliebige Komponenten des elektrischen Antriebssystems beziehen. Insbesondere sind Nutzungsdaten relevant, welche sich von Nutzungsdaten eines elektrischen Stromrichters für das elektrische Antriebssystem, die elektrische Maschine, das Getriebe oder an das Getriebe angeschlossenen Komponenten bis hin zu den Rädern und Reifen eines Fahrzeugs beziehen können.As will be explained in more detail below, the usage data can be, for example, measured values recorded by sensors, variables derived from measured values, setpoint specifications or any other suitable data in connection with the electric drive system. In particular, any type of data is possible here that allows conclusions to be drawn about the stress on components in the drive system. Such usage data can relate to any components of the electric drive system. In particular, usage data is relevant, which can relate to the usage data of an electric power converter for the electric drive system, the electric machine, the transmission or components connected to the transmission up to the wheels and tires of a vehicle.

Gemäß einer Ausführungsform ist die Steuereinrichtung dazu ausgelegt, für die einzelnen elektrischen Antriebssystem der mehreren Antriebsachsen jeweils einen Betriebsmodus unter Verwendung eines ermittelten optimalen Wirkungsgrads festzulegen. Beispielsweise kann für jedes der elektrischen Antriebssysteme eine Kennlinie, ein Kennlinienfeld o. ä. vorgegeben werden. Hierdurch kann zum Beispiel ein Wirkungsgrad des jeweiligen elektrischen Antriebssystems in Abhängigkeit von Parametern, wie zum Beispiel Leistung, insbesondere angefordert Leistung, Drehzahl, Drehmoment, Temperatur, insbesondere Rotortemperatur, oder beliebigen anderen geeigneten Parametern ermittelt werden. Dies kann sowohl in Form einer vorgegebenen Formel oder beliebige andere Weise, beispielsweise in Tabellenform erfolgen. Entsprechend kann die Steuereinrichtung zum Beispiel in einem Teillastbetrieb jeweils eine oder mehrere Antriebsachsen aktivieren bzw. deaktivieren. Auf diese Weise können die jeweils aktiven Antriebsachsen mit einem möglichst hohen Wirkungsgrad betrieben werden.According to one specific embodiment, the control device is designed to define an operating mode for each of the individual electric drive systems of the multiple drive axles, using a determined optimal efficiency. For example, a characteristic, a family of characteristics or the like can be specified for each of the electric drive systems. In this way, for example, an efficiency of the respective electric drive system can be determined as a function of parameters such as power, in particular requested power, speed, torque, temperature, in particular rotor temperature, or any other suitable parameters. This can be done either in the form of a predetermined formula or any other way, for example in tabular form. Correspondingly, the control device can activate or deactivate one or more drive axles in each case, for example in partial-load operation. In this way, the active drive axles can be operated with the highest possible efficiency.

Gemäß einer Ausführungsform umfassen die Nutzungsdaten eine Anzahl von Nutzungsintervallen. Beispielsweise kann für jedes der elektrischen Antriebssysteme ein Zähler vorgesehen sein, der jeweils um 1 hochgezählt wird, falls das jeweilige elektrische Antriebssystem aktiviert wird. Bei einer solchen Aktivierung eines elektrischen Antriebssystems erfährt das jeweilige Antriebssystem in der Regel durch das Aufheizen und anschließende Abkühlen eine Belastung. Durch das Aufsummieren derartiger Nutzungsintervalle kann daher ein Rückschluss auf eine entsprechende Belastung gezogen werden. Zusätzlich oder alternativ kann auch jeweils eine Dauer der Nutzungsintervalle erfasst und gegebenenfalls aufsummiert werden. Ebenso ist es beispielsweise möglich, in den Nutzungsdaten die Temperaturen des elektrischen Antriebssystems zu erfassen. Hierzu können beispielsweise Temperaturzyklen, das heißt das Aufheizen und anschließende Abkühlen von Komponenten in dem elektrischen Antriebssystem erfasst werden. Ferner ist es beispielsweise auch möglich, ein Überschreiten der Betriebstemperatur in Komponenten des elektrischen Antriebssystems, beispielsweise innerhalb der elektrischen Maschine des elektrischen Antriebssystems, zu erkennen und für das Festlegen der Betriebsstrategie zu berücksichtigen. Darüber hinaus können die Nutzungsdaten beispielsweise Daten über einen Drehmoment oder eine Drehzahl in dem elektrischen Antriebssystem, insbesondere in der elektrischen Maschine des Antriebssystems umfassen. Auch hierzu können beispielsweise kontinuierliche Erfassungen vorgenommen werden. Alternativ können auch gegebenenfalls nur Intervalle berücksichtigt werden, bei welchen das Drehmoment oder die Drehzahl vorgegebene Schwellwerte überschreiten. Ferner kann beispielsweise auch ein Leistungswert erfasst werden, welcher eine Leistung spezifiziert, die von dem jeweiligen elektrischen Antriebssystem aufgenommen bzw. abgegeben wird. Darüber hinaus kann zum Beispiel auch die durch das jeweilige elektrische Antriebssystem umgesetzte Energiemenge erfasst und für die Festlegung der Betriebsstrategie bzw. der Betriebsmodi verwendet werden.According to one embodiment, the usage data includes a number of usage intervals. For example, a counter can be provided for each of the electrical drive systems, which is incremented by 1 in each case if the respective electrical drive system is activated. When an electric drive system is activated in this way, the respective drive system is generally subjected to a load as a result of the heating up and subsequent cooling down. By summing up such usage intervals, a conclusion can be drawn about a corresponding load. In addition or as an alternative, a duration of the usage intervals can also be recorded in each case and, if necessary, summed up. It is also possible, for example, to record the temperatures of the electric drive system in the usage data. For this purpose, for example, temperature cycles, ie the heating up and subsequent cooling down of components in the electric drive system, can be recorded. Furthermore, it is at For example, it is also possible to detect that the operating temperature in components of the electric drive system has been exceeded, for example within the electric machine of the electric drive system, and to take this into account when determining the operating strategy. In addition, the usage data can include, for example, data about a torque or a speed in the electric drive system, in particular in the electric machine of the drive system. For this purpose, for example, continuous recordings can also be made. Alternatively, it is also possible to only take into account intervals at which the torque or the speed exceed predetermined threshold values. Furthermore, for example, a power value can also be recorded, which specifies a power that is consumed or output by the respective electric drive system. In addition, for example, the amount of energy converted by the respective electric drive system can also be recorded and used to define the operating strategy or the operating modes.

Gemäß einer Ausführungsform ist die Steuereinrichtung dazu ausgelegt, für die einzelnen elektrischen Antriebssysteme der mehreren Antriebsachsen jeweils individuell einen motorischen Betriebsmodus und/oder einen generatorischen Betriebsmodus freizugeben oder diese Betriebsmodi zu deaktivieren. Das Aktivieren bzw. Deaktivieren des motorischen Betriebsmodus bzw. generatorischen Betriebsmodus erfolgt unter Verwendung der zuvor erfassten Nutzungsdaten der elektrischen Antriebssysteme. Durch das individuelle Freigeben bzw. Deaktivieren des motorischen bzw. generatorischen Betriebsmodus kann die in dem jeweiligen elektrischen Antriebssystem auftretende Belastung angepasst werden. In der Regel treten die größten Belastungen während eines motorischen Betriebes auf. Im generatorischen Betrieb, das heißt während einer Rekuperation, also wenn die kinetische Energie des Fahrzeugs mittels der elektrischen Maschine in elektrische Energie umgewandelt wird, sind die dabei auftretenden Belastungen dagegen geringer. Auf diese Weise kann, beispielsweise wenn zuvor bereits eine übermäßige Belastung des jeweiligen elektrischen Antriebssystems auf Grundlage der Nutzungsdaten erkannt worden ist, durch das Beschränken des jeweiligen elektrischen Antriebssystems auf den generatorischen Betriebsmodus die maximale Belastung zumindest zeitweilig reduziert werden. Auf diese Weise kann zum Beispiel einem übermäßigen Temperaturanstieg entgegengewirkt werden, oder andere temporär auftretende Effekte aufgrund von Belastungsspitzen können minimiert werden. Darüber hinaus ist es beispielsweise auch möglich, ein zuvor deaktiviertes elektrisches Antriebssystem zunächst nur generatorisch zu betreiben, um während Rekuperationsphasen ein abgekühltes Antriebssystem zunächst durch die während der Rekuperation auftretende geringere Belastung zu erwärmen. Auf diese Weise kann der Temperaturanstieg in dem jeweiligen elektrischen Antriebssystem verlangsamt werden. Hierdurch können übermäßige Belastungen vermieden werden, was sich positiv auf Verschleiß und Lebensdauer auswirkt.According to one specific embodiment, the control device is designed to individually enable a motor operating mode and/or a generator operating mode for the individual electric drive systems of the multiple drive axles, or to deactivate these operating modes. The activation or deactivation of the motor operating mode or generator operating mode takes place using the previously recorded usage data of the electric drive systems. The load occurring in the respective electric drive system can be adjusted by individually enabling or deactivating the motor or generator operating mode. As a rule, the greatest loads occur during engine operation. In generator operation, ie during recuperation, ie when the kinetic energy of the vehicle is converted into electrical energy by means of the electric machine, the loads that occur are, on the other hand, lower. In this way, for example if an excessive load on the respective electric drive system has already been detected based on the usage data, the maximum load can be reduced at least temporarily by restricting the respective electric drive system to the generator operating mode. In this way, for example, an excessive increase in temperature can be counteracted, or other temporary effects due to load peaks can be minimized. In addition, it is also possible, for example, to initially operate a previously deactivated electric drive system only as a generator in order to initially heat up a cooled drive system during recuperation phases by the lower load occurring during recuperation. In this way, the temperature rise in the respective electric drive system can be slowed down. This avoids excessive loads, which has a positive effect on wear and service life.

Gemäß einer Ausführungsform ist die Steuereinrichtung dazu ausgelegt, für die einzelnen elektrischen Antriebssysteme jeweils individuelle Verschleißparameter zu berechnen. Diese individuellen Verschleißparameter können insbesondere unter Verwendung der zuvor erfassten Nutzungsdaten der jeweiligen elektrischen Antriebssysteme berechnet werden. In diesem Fall können die individuellen Betriebsmodi der einzelnen elektrischen Antriebssysteme jeweils unter Verwendung der berechneten Verschleißparameter festgelegt werden. Beispielsweise kann ein solcher Verschleißparameter basierend auf einem geeigneten vorgegebenen Algorithmus aus mehreren erfassten Nutzungsparametern ermittelt werden. Auf diese Weise kann auf Grundlage eines solchen Verschleißparameters besonders einfach und rasch jeweils ein geeigneter Betriebsmodus für die einzelnen elektrischen Antriebssysteme ermittelt werden.According to one embodiment, the control device is designed to calculate individual wear parameters for the individual electric drive systems. In particular, these individual wear parameters can be calculated using the previously recorded usage data of the respective electric drive systems. In this case, the individual operating modes of the individual electric drive systems can each be defined using the calculated wear parameters. For example, such a wear parameter can be determined based on a suitable predefined algorithm from a number of recorded usage parameters. In this way, a suitable operating mode for the individual electric drive systems can be determined in a particularly simple and rapid manner on the basis of such a wear parameter.

Gemäß einer Ausführungsform werden die Verschleißparameter unter Verwendung einer Summation der erfassten Nutzungsdaten berechnet. Zusätzlich oder alternativ können auch beispielsweise Gradienten der erfassten Nutzungsdaten in die Berechnung des Verschleißparameters einbezogen werden. Wie bereits zuvor ausgeführt, können hierfür alle erfassten Nutzungsdaten berücksichtigt werden. Alternativ ist es auch möglich, Nutzungsdaten zu berücksichtigen, welche vorgegebene Kriterien erfüllen, beispielsweise über- oder unterhalb vorgegebener Schwellwerte liegen.According to one embodiment, the wear parameters are calculated using a summation of the collected usage data. Additionally or alternatively, for example, gradients of the recorded usage data can also be included in the calculation of the wear parameter. As already explained above, all recorded usage data can be taken into account for this. Alternatively, it is also possible to take into account usage data that meet specified criteria, for example above or below specified threshold values.

Gemäß einer Ausführungsform ist die Steuereinrichtung dazu ausgelegt, eine Fahrroute, einen Fahrbahnzustand und/oder einen Fahrzustand zu ermitteln und die Betriebsmodi der elektrischen Antriebssysteme der mehreren Antriebsachsen unter Verwendung der ermittelten Fahrtroute, des ermittelten Fahrbahnzustand und/oder einen Fahrzustand zu ermitteln. Bei der Fahrtroute kann es sich beispielsweise um Informationen aus einem in einem Fahrzeug vorgesehenen Navigationssystem oder Ähnlichem handeln. Insbesondere können auf Grundlage einer solchen Fahrtroute auch bereits vorab Informationen über mögliche Belastungen der elektrischen Antriebssysteme abgeleitet werden. Beispielsweise kann bei einem Höhenunterschied auf eine stärkere Belastung der elektrischen Antriebssysteme geschlossen werden, falls hierbei das Fahrzeug von einem niedrigeren auf ein höheres Niveau fährt. Ebenso kann beispielsweise bei einer Fahrt von einem höheren Niveau auf ein niedrigeres Niveau darauf geschlossen werden, dass eine stärkere Rekuperation, das heißt ein Betrieb im generatorischen Modus zu erwarten ist. Ferner können aus der Fahrtroute auch weitere Eigenschaften abgeleitet werden. Beispielsweise kann bei einer Autobahnfahrt auf höhere Geschwindigkeiten und damit verbundene höhere Drehzahlen der elektrischen Maschinen geschlossen werden. Informationen über den Fahrbahnzustand können beispielsweise aus Umweltsensoren gewonnen werden, welche zum Beispiel Informationen über eine Außentemperatur, Regen bzw. Feuchtigkeit oder Ähnliches liefern. Darüber hinaus kann der Fahrbahnzustand auch aus Informationen eines elektronischen Stabilitätsprogramms (ESP) oder Ähnlichem abgeleitet werden. So kann beispielsweise bei einem schlechten Fahrbahnzustand, insbesondere bei Glätte oder Ähnlichem ein Antrieb mit mehreren Antriebsachsen vorteilhaft sein. Alternativ kann zum Beispiel bei einem sehr guten Fahrbahnzustand, das heißt bei guter Haftung der Reifen auf einem Untergrund, ein Antrieb mit einer verringerten Anzahl von Antriebsachsen, insbesondere nur einer Antriebsachse ausreichend sein. In gleicher Weise kann beispielsweise auch ein Fahrzustand, das heißt das aktuelle Verhalten eines Fahrzeugs während der Fahrt aus einem elektronischen Stabilitätsprogramm oder Ähnlichem abgeleitet werden, um hieraus die Betriebsmodi der einzelnen elektrischen Antriebssysteme anzupassen. Ferner können beispielsweise auch gerade bei kurvenreichen Fahrstrecken oder anderen speziellen Fahrsituationen jeweils für die Fahrsituation besonders geeignete Antriebsachsen ausgewählt werden.According to one embodiment, the control device is designed to determine a driving route, a road condition and/or a driving condition and to determine the operating modes of the electric drive systems of the multiple drive axles using the determined driving route, the determined road condition and/or a driving condition. The route can be, for example, information from a navigation system or the like provided in a vehicle. In particular, information about possible loads on the electric drive systems can also be derived in advance on the basis of such a route. For example, in the case of a height difference, a greater load on the electric drive systems can be inferred if the vehicle moves from a lower to a higher one level drives. Likewise, for example, when driving from a higher level to a lower level, it can be concluded that greater recuperation, ie operation in generator mode, is to be expected. Further properties can also be derived from the route. For example, when driving on the freeway, higher speeds and the associated higher speeds of the electrical machines can be inferred. Information about the state of the roadway can be obtained from environmental sensors, for example, which provide information about an outside temperature, rain or moisture or the like, for example. In addition, the road condition can also be derived from information from an electronic stability program (ESP) or the like. For example, when the road surface is poor, especially when it is slippery or similar, a drive with multiple drive axles can be advantageous. Alternatively, a drive with a reduced number of drive axles, in particular only one drive axle, can be sufficient, for example, if the road surface is in very good condition, that is to say if the tires have good adhesion to the ground. In the same way, for example, a driving condition, ie the current behavior of a vehicle while driving, can be derived from an electronic stability program or the like in order to adapt the operating modes of the individual electric drive systems from this. Furthermore, drive axles that are particularly suitable for the driving situation can also be selected, for example, especially in the case of winding routes or other special driving situations.

Gemäß einer Ausführungsform ist die Steuereinrichtung dazu ausgelegt, die Betriebsmodi für die einzelnen elektrischen Antriebssysteme der mehreren Antriebsachsen unter Verwendung einer vorgegebenen minimalen Betriebsdauer festzulegen. Mit anderen Worten, nachdem ein vorgegebener Betriebsmodus für ein elektrisches Antriebssystem festgelegt worden ist, wird dieser Betriebsmodus vorzugsweise mindestens für eine vorgegebene Zeitspanne aufrechterhalten. Auf diese Weise kann ein häufiger Wechsel zwischen unterschiedlichen Betriebsmodi vermieden werden. Ein solcher zu häufiger Wechsel zwischen Betriebsmodi kann gegebenenfalls zu erhöhten thermischen Belastungen oder anderen übermäßigen Verschleißerscheinungen führen. Durch eine gesteigerte Kontinuität kann somit ebenfalls der Verschleiß des Antriebssystems reduziert werden.According to one embodiment, the control device is designed to define the operating modes for the individual electric drive systems of the multiple drive axles using a predetermined minimum operating time. In other words, after a predetermined operating mode for an electric drive system has been established, this operating mode is preferably maintained at least for a predetermined period of time. In this way, frequent switching between different operating modes can be avoided. Switching between operating modes too frequently in this way can possibly lead to increased thermal loads or other excessive wear and tear. Increased continuity can also reduce wear on the drive system.

Die beschriebene Betriebsstrategie für die Wahl der Betriebsmodi elektrischer Antriebssysteme einer Antriebseinheit mit mehreren elektrisch angetriebenen Achsen kann auf Fahrzeuge mit zwei oder mehr elektrisch angetriebenen Achsen angewendet werden. Insbesondere ist die Betriebsstrategie auch für Fahrzeuge, insbesondere LKW, Busse, Baumaschinen, Lokomotiven, elektrisch angetriebenen Anhängern und Waggons (bei Anhängern oder Waggons mit mindestens einer elektrisch angetriebenen Achse) oder Sonderfahrzeugen mit mehr als zwei angetriebenen Achsen anwendbar. In diesem Fall kann für jede der drei oder mehr Achsen auf Grundlage der gewonnenen Nutzungsdaten jeweils ein individueller Betriebsmodus festgelegt werden.The operating strategy described for selecting the operating modes of electric drive systems of a drive unit with a number of electrically driven axles can be applied to vehicles with two or more electrically driven axles. In particular, the operating strategy can also be used for vehicles, in particular trucks, buses, construction machinery, locomotives, electrically driven trailers and wagons (in the case of trailers or wagons with at least one electrically driven axle) or special vehicles with more than two driven axles. In this case, an individual operating mode can be defined for each of the three or more axes based on the usage data obtained.

Die individuellen Betriebsmodi, wie sie gemäß den zuvor beschriebenen Betriebsstrategien festgelegt werden können, können automatisch angewendet werden, das heißt die jeweiligen elektrischen Antriebssysteme werden gemäß den beschriebenen Betriebsstrategien automatisch mit den jeweils festgelegten Betriebsmodi betrieben. Gegebenenfalls kann hierbei die jeweils gewählte Betriebsstrategie, das heißt die einzelnen Betriebsmodi für die elektrischen Antriebssysteme an den jeweiligen Antriebsachsen einem Benutzer angezeigt werden. Auf diese Weise kann der Benutzer sein Fahrverhalten entsprechend der aktuellen Betriebsstrategie anpassen. Alternativ ist es auch möglich, dass die festgelegten Betriebsmodi zunächst einem Benutzer angezeigt werden, und ein Benutzer daraufhin die vorgeschlagenen Betriebsmodi bestätigt oder gegebenenfalls selbst manuell einstellt.The individual operating modes, as they can be defined according to the operating strategies described above, can be used automatically, that is to say the respective electric drive systems are automatically operated with the respectively defined operating modes according to the operating strategies described. If necessary, the operating strategy selected in each case, ie the individual operating modes for the electric drive systems on the respective drive axles, can be displayed to a user. In this way, the user can adjust his driving behavior according to the current operating strategy. Alternatively, it is also possible that the specified operating modes are first displayed to a user, and a user then confirms the proposed operating modes or optionally sets them manually.

Die obigen Ausgestaltungen und Weiterbildungen lassen sich, soweit sinnvoll, beliebig miteinander kombinieren. Weitere Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich den Ausführungsbeispielen beschriebenen Merkmalen der Erfindung. Insbesondere wird der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu den jeweiligen Grundformen der Erfindung hinzufügen.The above configurations and developments can be combined with one another as desired, insofar as this makes sense. Further refinements, developments and implementations of the invention also include combinations of features of the invention described above or below with regard to the exemplary embodiments that are not explicitly mentioned. In particular, the person skilled in the art will also add individual aspects as improvements or additions to the respective basic forms of the invention.

Figurenlistecharacter list

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden nachfolgend anhand der Figuren erläutert. Dabei zeigen:

  • 1: eine schematische Darstellung einer Antriebseinheit in einem Elektrofahrzeug gemäß einer Ausführungsform;
  • 2: ein Blockschaubild einer Steuervorrichtung zur Ansteuerung einer Antriebseinheit gemäß einer Ausführungsform; und
  • 3: ein Ablaufdiagramm, wie es einem Verfahren zur Ansteuerung einer Antriebseinheit gemäß einer Ausführungsform zugrunde liegt.
Further features and advantages of the invention are explained below with reference to the figures. show:
  • 1 1: a schematic representation of a drive unit in an electric vehicle according to an embodiment;
  • 2 1: a block diagram of a control device for controlling a drive unit according to an embodiment; and
  • 3 1: a flow chart on how a method for controlling a drive unit according to an embodiment is based.

Beschreibung von AusführungsformenDescription of Embodiments

1 zeigt eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs mit einer Antriebseinheit mit mehreren elektrischen Antriebssystemen gemäß einer Ausführungsform. Bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel handelt es sich zum Beispiel um eine Antriebseinheit mit zwei elektrischen Antriebssystemen, wie sie zum Beispiel in zweiachsigen Fahrzeugen, insbesondere Personenkraftwagen eingesetzt werden kann. Darüber hinaus kann das erfindungsgemäße Grundprinzip jedoch auch auf beliebige elektrische Antriebseinheiten mit zwei oder mehr elektrisch angetriebenen Achsen angewendet werden. 1 shows a schematic representation of a vehicle with a drive unit with multiple electric drive systems according to an embodiment. The exemplary embodiment illustrated here is, for example, a drive unit with two electric drive systems, as can be used, for example, in two-axle vehicles, in particular passenger cars. In addition, however, the basic principle according to the invention can also be applied to any electric drive units with two or more electrically driven axles.

Jedes elektrische Antriebssystem der Antriebseinheit kann beispielsweise einen Stromrichter 2-i, eine elektrische Maschine 3-i und ein Getriebe 4-i umfassen. Die elektrischen Stromrichter 2-i können eine von einem elektrischen Energiespeicher 6, beispielsweise einer Traktionsbatterie bereitgestellte Gleichspannung in eine ein- oder mehrphasige Wechselspannung wandeln, die dazu geeignet ist, die elektrische Maschine 3-i gemäß Sollwertvorgaben anzusteuern. Die elektrische Maschine 3-i ist mechanisch mit dem Getriebe 4-i gekoppelt. Weiterhin ist das Getriebe 4-i mit Rädern 5-i verbunden. Zum Abbremsen kann ferner die elektrische Maschine 3-i in einem Generatorbetrieb betrieben werden, wobei die elektrische Maschine 3-i eine elektrische Spannung an dem Stromrichter 2-i bereitstellt. Der Stromrichter 2-i kann die bereitgestellte elektrische Spannung in eine elektrische Gleichspannung wandeln, welche dazu geeignet ist, den elektrischen Energiespeicher 6 aufzuladen.Each electric drive system of the drive unit can include, for example, a power converter 2-i, an electric machine 3-i and a gearbox 4-i. The electrical power converters 2-i can convert a DC voltage provided by an electrical energy store 6, for example a traction battery, into a single-phase or multi-phase AC voltage which is suitable for controlling the electrical machine 3-i according to setpoint specifications. The electrical machine 3-i is mechanically coupled to the transmission 4-i. Furthermore, the transmission 4-i is connected to wheels 5-i. For braking, the electrical machine 3-i can also be operated in generator mode, with the electrical machine 3-i providing an electrical voltage to the converter 2-i. The power converter 2 - i can convert the electrical voltage provided into an electrical DC voltage which is suitable for charging the electrical energy store 6 .

Je nach Anforderungen ist es möglich, alle elektrischen Antriebssysteme gemeinsam in einem Motorbetrieb zum Antrieb zu nutzen oder in einem Generatorbetrieb zum Abbremsen zu nutzen. Auf diese Weise kann ein maximales Antriebsmoment bzw. ein maximales Bremsmoment erzielt werden. Darüber hinaus ist es beispielsweise in einem Teillastbetrieb auch möglich, ein oder mehrere elektrische Antriebssysteme zu deaktivieren und somit nur ein elektrisches Antriebssystem oder nur eine Teilmenge der verfügbaren elektrischen Antriebssysteme im Motorbetrieb oder Generatorbetrieb zu betreiben. Beispielsweise kann auf diese Weise der Wirkungsgrad der aktiv betriebenen elektrischen Antriebssysteme optimiert werden. Durch den Betrieb nur einer Teilmenge der verfügbaren elektrischen Antriebssysteme kann dabei an den aktiven elektrischen Antriebssystemen ein im Vergleich zu den deaktivierten elektrischen Antriebssystemen erhöhter Verschleiß auftreten. Für eine möglichst gleichmäßige Belastung der Komponenten in den elektrischen Antriebssystemen können daher durch die Steuervorrichtung 1 Nutzungsdaten der einzelnen Komponenten der elektrischen Antriebssysteme erfasst und ausgewertet werden. Auf Grundlage dieser erfassten Nutzungsdaten können daraufhin die verfügbaren elektrischen Antriebssysteme derart ausgewählt werden, dass ein möglichst gleichmäßiger Verschleiß in allen verfügbaren Komponenten auftritt. Ferner können auf Grundlage der verfügbaren Nutzungsdaten auch die zur Verfügung stehenden elektrischen Antriebssysteme derart ausgewählt und betrieben werden, dass über die Lebensdauer gesehen ein möglichst schonender Betrieb realisiert werden kann.Depending on the requirements, it is possible to use all electrical drive systems together in motor operation for propulsion or in generator operation for braking. In this way, a maximum drive torque or a maximum braking torque can be achieved. In addition, it is also possible, for example in part-load operation, to deactivate one or more electric drive systems and thus to operate only one electric drive system or only a subset of the available electric drive systems in motor mode or generator mode. For example, the efficiency of the actively operated electrical drive systems can be optimized in this way. Due to the operation of only a subset of the available electric drive systems, increased wear can occur on the active electric drive systems compared to the deactivated electric drive systems. In order to load the components in the electric drive systems as evenly as possible, usage data of the individual components of the electric drive systems can be recorded and evaluated by the control device 1 . On the basis of this recorded usage data, the available electric drive systems can then be selected in such a way that the wear and tear on all available components is as even as possible. Furthermore, on the basis of the available usage data, the available electric drive systems can also be selected and operated in such a way that the most economical operation possible can be realized over the service life.

Hierzu können beispielsweise die Nutzungsdaten über die Lebensdauer der einzelnen Komponenten hinweg erfasst und aufgezeichnet werden. Beispielsweise können dabei vorgegebene Nutzungsdaten kontinuierlich aufgezeichnet oder abgespeichert werden. Darüber hinaus ist es auch möglich, nur Nutzungsdaten aufzuzeichnen, welche vorgegebene Eigenschaften aufweisen. Zum Beispiel können lediglich Nutzungsdaten aufgezeichnet werden, deren Wert einen vorgegebenen Schwellwert über- oder unterschreitet. Ebenso können beispielsweise auch Nutzungsdaten aufgezeichnet werden, wenn in dem Verlauf der Nutzungsdaten vorgegebene Eigenschaften auftreten, beispielsweise wenn ein Gradient des Verlaufs einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet. Weiterhin ist es beispielsweise auch möglich, Zähler für vorgegebene Nutzungsdaten zu implementieren. In diesem Fall kann beispielsweise eine aktive Betriebsdauer von Komponenten in den elektrischen Antriebssystemen erfasst und protokolliert werden. Hierzu kann beispielsweise die Betriebsdauer in vorgegebenen Zeitintervallen hochgezählt werden. Darüber hinaus sind selbstverständlich auch beliebige andere Möglichkeiten zum Erfassen und Aufzeichnen von Betriebsparametern der elektrischen Antriebssysteme möglich.For this purpose, for example, the usage data can be collected and recorded over the lifetime of the individual components. For example, predetermined usage data can be continuously recorded or stored. In addition, it is also possible to only record usage data that have specified properties. For example, usage data can only be recorded if the value exceeds or falls below a predetermined threshold value. Likewise, for example, usage data can also be recorded if predetermined properties occur in the course of the usage data, for example if a gradient of the course exceeds a predetermined limit value. Furthermore, it is also possible, for example, to implement counters for predefined usage data. In this case, for example, an active service life of components in the electric drive systems can be recorded and logged. For this purpose, for example, the operating time can be counted up at predetermined time intervals. In addition, any other options for detecting and recording operating parameters of the electric drive systems are of course also possible.

Die erfassten Nutzungsdaten können beispielsweise in einem Speicher der Steuervorrichtung 1 abgespeichert und für eine spätere Verarbeitung bereitgestellt werden.The recorded usage data can be stored, for example, in a memory of the control device 1 and made available for later processing.

2 zeigt eine schematische Darstellung eines Prinzipschaubildes einer Steuervorrichtung 1 für eine Antriebseinheit mit mehreren Antriebsachsen gemäß einer Ausführungsform. Die Steuervorrichtung 1 kann beispielsweise eine Überwachungseinrichtung 11 und eine Steuereinrichtung 12 umfassen. Die Überwachungseinrichtung 11 kann, wie zuvor bereits ausgeführt, Nutzungsdaten von den Komponenten 2-i, 3-i oder 4-i der elektrischen Antriebssysteme einer Antriebseinheit mit mehreren elektrisch angetriebenen Achsen empfangen. Die empfangenen Daten können beispielsweise zunächst in einer Speichereinrichtung 13 abgespeichert werden. Darüber hinaus kann zunächst eine Vorverarbeitung der empfangenen Nutzungsdaten ausgeführt werden und daraufhin die vorverarbeiteten empfangenen Nutzungsdaten in der Speichereinrichtung 13 abgespeichert werden. Beispielsweise können auf diese Weise Nutzungsdaten ausgefiltert werden, welche vorgegebene Schwellwerte über- bzw. unterschreiten, deren Gradient im Verlauf der Nutzungsdaten einen vorgegebenen Schwellwert überschreitet oder beliebige andere vorgegebene Kriterien erfüllen. Ferner kann beispielsweise aus den Nutzungsdaten auch eine aktive Zeit für Komponenten der elektrischen Antriebssysteme abgeleitet werden und diese Betriebszeit direkt oder in Form eines Zählers in der Speichereinrichtung 13 abgespeichert werden. Die empfangenen Nutzungsdaten können beispielsweise eine von den jeweiligen elektrischen Antriebssystemen aufgenommene Energiemenge im Motorbetrieb und/oder eine von den elektrischen Antriebssystemen im Generatorbetrieb abgegebene Energiemenge umfassen. Ferner können auch beispielsweise Leistungsdaten erfasst werden. So kann zum Beispiel die maximale von den elektrischen Antriebssystemen aufgenommene oder abgegebene Leistung erfasst und protokolliert werden. Ferner können auch beispielsweise Zeitintervalle detektiert werden, in denen die von den elektrischen Antriebssystemen aufgenommene bzw. abgegebene Leistung einen vorgegebenen Schwellwert überschreitet. Als weitere Beispiele für Nutzungsdaten kann beispielsweise auch ein Drehmoment oder eine Drehzahl der elektrischen Antriebssysteme erfasst werden. Insbesondere können Zeitintervalle protokolliert werden, in denen das Drehmoment oder die Drehzahl vorgegebene Grenzwerte überschreitet. Weiterhin können beispielsweise auch Temperaturen oder Temperaturverläufe in den elektrischen Antriebssystemen erfasst und protokolliert werden. Auch hierbei kann beispielsweise erfasst werden, wenn eine Temperatur in einem der elektrischen Antriebssysteme vorgegebene Grenzwerte überschreitet. Darüber hinaus können beispielsweise auch Zyklen detektiert und protokolliert werden, in denen die elektrischen Antriebssysteme beispielsweise erwärmt und daraufhin wieder abgekühlt werden. Da derartige Erwärmungen und anschließende Abkühlungen und die damit verbundenen Belastungen zu einem erhöhten Verschleiß führen können, sind solche Informationen von Interesse. Die zuvor genannten und beliebige weitere geeignete Betriebsparameter können erfasst und in geeigneter Weise in der Speichereinrichtung 13 abgespeichert werden. Ferner können aus den erfassten Nutzungsdaten auch weitere Eigenschaften abgeleitet werden. Zum Beispiel kann aus erfassten Nutzungsdaten auf einen möglichen Verschleiß der Reifen an den Rädern 5-i geschlossen werden. Weiterhin können beispielsweise auch beliebige andere Daten, die auf eine erhöhte Belastung und einen gegebenenfalls damit verbundenen erhöhten Verschleiß hinweisen, erfasst und protokolliert werden. 2 shows a schematic representation of a basic diagram of a control device 1 for a drive unit with multiple drive axles according to an embodiment. The control device 1 can comprise a monitoring device 11 and a control device 12, for example. As already explained above, the monitoring device 11 can receive usage data from the components 2-i, 3-i or 4-i of the electric drive systems of a drive unit with several electrically driven axles. The received data can, for example, first be stored in a storage device 13 . In addition, a Pre-processing of the received usage data is carried out and then the pre-processed received usage data is stored in the storage device 13 . In this way, for example, usage data can be filtered out which exceed or fall below predefined threshold values, whose gradient in the course of the usage data exceeds a predefined threshold value or meet any other predefined criteria. Furthermore, for example, an active time for components of the electric drive systems can also be derived from the usage data and this operating time can be stored directly or in the form of a counter in the memory device 13 . The usage data received can include, for example, an amount of energy consumed by the respective electrical drive systems in engine operation and/or an amount of energy released by the electrical drive systems in generator operation. Furthermore, performance data can also be recorded, for example. For example, the maximum power consumed or output by the electric drive systems can be recorded and logged. Furthermore, for example, time intervals can also be detected in which the power consumed or output by the electric drive systems exceeds a predetermined threshold value. A torque or a speed of the electric drive systems can also be recorded as further examples of usage data. In particular, time intervals can be logged in which the torque or the speed exceeds specified limit values. Furthermore, for example, temperatures or temperature profiles in the electric drive systems can also be recorded and logged. Here, too, it can be detected, for example, when a temperature in one of the electric drive systems exceeds specified limit values. In addition, cycles can also be detected and logged, for example, in which the electric drive systems are heated up and then cooled down again. Since such heating and subsequent cooling and the associated loads can lead to increased wear, such information is of interest. The aforementioned and any other suitable operating parameters can be recorded and stored in a suitable manner in the storage device 13 . Further properties can also be derived from the recorded usage data. For example, a possible wear of the tires on the wheels 5 - i can be inferred from the recorded usage data. Furthermore, for example, any other data that indicate an increased load and possibly associated increased wear can also be recorded and logged.

Die erfassten und gegebenenfalls abgespeicherten Nutzungsdaten können daraufhin von einer Steuereinrichtung 12 ausgewertet werden. Hierbei kann die Steuereinrichtung 12 auf Grundlage der zur Verfügung stehenden Nutzungsdaten die unterschiedliche historische Belastung der einzelnen elektrischen Antriebssysteme abschätzen. Auf dieser Grundlage kann die Steuereinrichtung 12 daraufhin bevorzugt solche elektrische Antriebssysteme auswählen, welche im Vergleich zu anderen elektrischen Antriebssystemen in der Vergangenheit einen eher geringen Verschleißwert aufweisen. Hierdurch kann über die gesamte Lebensdauer der Antriebseinheit eine möglichst gleichmäßige Belastung aller elektrischen Antriebssysteme erzielt werden.The usage data recorded and possibly stored can then be evaluated by a control device 12 . In this case, the control device 12 can estimate the different historical loads on the individual electric drive systems on the basis of the available usage data. On this basis, the control device 12 can then preferentially select those electric drive systems which have had a rather low wear value in comparison to other electric drive systems in the past. As a result, a load that is as even as possible on all electric drive systems can be achieved over the entire service life of the drive unit.

Beispielsweise kann die Steuereinrichtung 12 auf Grundlage der zur Verfügung stehenden historischen Nutzungsdaten der einzelnen elektrischen Antriebssysteme für jedes elektrische Antriebssystem gemäß einem vorgegebenen Algorithmus einen individuellen Verschleißparameter für jedes elektrische Antriebssystem berechnen. Auf Basis der individuellen Verschleißparameter der einzelnen elektrischen Antriebssysteme können daraufhin beispielsweise in einem Teilbetrieb solche elektrischen Antriebssysteme ausgewählt werden, welche einen im Vergleich zu anderen elektrischen Antriebssystemen geringen Verschleiß aufweisen. Neben vorgegebenen festen Algorithmen für die Berechnung von Verschleißparametern sind selbstverständlich auch beliebige andere Verfahren, beispielsweise Verfahren auf Grundlage von künstlicher Intelligenz oder Ähnlichem möglich.For example, based on the available historical usage data of the individual electric drive systems, the control device 12 can calculate an individual wear parameter for each electric drive system for each electric drive system according to a predetermined algorithm. On the basis of the individual wear parameters of the individual electric drive systems, such electric drive systems can then be selected, for example in partial operation, which have low wear compared to other electric drive systems. In addition to predefined, fixed algorithms for calculating wear parameters, any other method, for example a method based on artificial intelligence or the like, is of course also possible.

Während des Betriebs eines elektrischen Antriebssystems wird sich die Betriebstemperatur im Vergleich zu einem nicht aktiven, ruhenden System erhöhen. Entsprechend wird sich ein solches elektrisches Antriebssystem nach dem aktiven Betrieb wieder abkühlen. Solche Temperaturverläufe des Aufwärmens und anschließenden Abkühlens führen zu Belastungen und damit verbunden zu Verschleißerscheinungen. Entsprechend können einerseits solche Zyklen des Erwärmens und Abkühlens mit in die Berechnung der Verschleißparameter einfließen. Darüber hinaus kann es vorteilhaft sein, bei der Auswahl der aktiven elektrischen Antriebssysteme im Teillastbereich bevorzugt solche elektrischen Antriebssysteme auszuwählen, welche bereits eine geeignete Betriebstemperatur aufweisen. Ferner kann es vorteilhaft sein, bei einem Wechsel der elektrischen Antriebssysteme im Teillastbereich die einzelnen elektrischen Antriebssysteme jeweils mindestens für eine vorgegebene Zeitspanne aktiv zu betreiben. Auf diese Weise können ein zu häufiger Wechsel und damit verbundene Temperaturschwankungen in den elektrischen Antriebssystemen minimiert werden.During operation of an electric drive system, the operating temperature will increase compared to a non-active, resting system. Accordingly, such an electric drive system will cool down again after active operation. Such temperature curves of heating up and subsequent cooling lead to stresses and the associated signs of wear. Accordingly, such cycles of heating and cooling can be included in the calculation of the wear parameters. In addition, when selecting the active electric drive systems in the partial load range, it can be advantageous to preferably select those electric drive systems which already have a suitable operating temperature. Furthermore, it can be advantageous, when changing the electric drive systems in the partial load range, to actively operate the individual electric drive systems for at least a predetermined period of time. In this way, too frequent a change and the associated temperature fluctuations Effects in the electric drive systems are minimized.

Darüber hinaus ist es auch wünschenswert, einen Temperaturanstieg bzw. eine Temperaturabsenkung in den einzelnen elektrischen Antriebssystemen möglichst sanft, das heißt mit einem geringen Gradienten auszuführen. Hierzu ist es möglich, ein zu aktivierendes elektrisches Antriebssystem zunächst nur mit eingeschränkter maximaler elektrischer Leistung zu betreiben, um zu hohe Temperaturgradienten zu vermeiden. Darüber hinaus kann es auch möglich sein, zunächst ein elektrisches Antriebssystem nur für einen generatorischen Betrieb freizugeben. Ein solcher generatorischer Betrieb des elektrischen Antriebssystems kann in der Regel auch mit eher geringerer Leistung ausgeführt werden, so dass das elektrische Antriebssystem zunächst schonend auf eine geeignete Betriebstemperatur gebracht werden kann. Nachdem eine gewünschte vorgegebene Betriebstemperatur im Generatorbetrieb erreicht worden ist, kann daraufhin auch ein Motorbetrieb für ein entsprechendes elektrisches Antriebssystem freigegeben werden.In addition, it is also desirable to carry out a temperature rise or a temperature reduction in the individual electric drive systems as gently as possible, that is to say with a low gradient. For this purpose it is possible to initially operate an electric drive system to be activated only with limited maximum electric power in order to avoid excessively high temperature gradients. In addition, it can also be possible to initially enable an electrical drive system only for generator operation. Such a generator operation of the electric drive system can generally also be carried out with rather lower power, so that the electric drive system can initially be gently brought to a suitable operating temperature. After a desired predetermined operating temperature has been reached in generator mode, motor mode can then also be released for a corresponding electrical drive system.

Neben den erfassten und abgespeicherten historischen Betriebsparametern der elektrischen Antriebssysteme können darüber hinaus für die Auswahl und gegebenenfalls Konfiguration der einzelnen elektrischen Antriebssysteme auch weitere geeignete Daten herangezogen werden. Beispielsweise können auch Informationen über einen aktuellen Fahrzustand eines Fahrzeugs mit mehreren elektrisch angetriebenen Antriebsachsen mit in Betracht gezogen werden. Hierzu können beispielsweise Daten von einem elektronischen Stabilitätsprogramm oder einer anderen geeigneten Komponente eines Fahrzeugs an der Steuervorrichtung 12 bereitgestellt und ausgewertet werden. Kann beispielsweise aus den zur Verfügung stehenden Daten abgeleitet werden, dass sich das Fahrzeug in einem eher instabilen Fahrzustand befindet, oder dass die Fahrbahn zum Beispiel aufgrund von Glätte oder Ähnlichem, ungünstige Fahreigenschaften aufweist, so kann es hierzu vorteilhaft sein, bevorzugt mehrere elektrische Antriebssysteme für Antrieb und/oder Rekuperation freizugeben. Bei günstigen Fahreigenschaften oder Fahrbahneigenschaften kann es dagegen vorteilhaft sein, eines oder mehrere der zur Verfügungen stehenden elektrischen Antriebssysteme zu deaktivieren oder zumindest einzuschränken. Auf diese Weise kann gegebenenfalls die Effizienz der aktiven elektrischen Antriebssysteme erhöht werden und/oder ein Verschleiß der deaktivierten elektrischen Antriebssysteme minimiert werden.In addition to the recorded and stored historical operating parameters of the electric drive systems, other suitable data can also be used for the selection and, if necessary, configuration of the individual electric drive systems. For example, information about the current driving status of a vehicle with multiple electrically driven drive axles can also be taken into account. For this purpose, for example, data from an electronic stability program or another suitable component of a vehicle can be provided to control device 12 and evaluated. If, for example, it can be deduced from the available data that the vehicle is in a rather unstable driving condition, or that the road surface has unfavorable driving characteristics, for example due to slippery surfaces or the like, it can be advantageous to preferably have several electric drive systems for Enable drive and / or recuperation. In the case of favorable driving characteristics or roadway characteristics, on the other hand, it can be advantageous to deactivate or at least limit one or more of the available electric drive systems. In this way, the efficiency of the active electric drive systems can be increased and/or wear and tear on the deactivated electric drive systems can be minimized.

Weiterhin können beispielsweise auch die Eigenschaften und die Topologie einer bekannten Fahrtstrecke mit in die Strategie zur Auswahl der aktiven elektrischen Antriebssysteme und der Betriebsmodi für die einzelnen elektrischen Antriebssysteme mit in Betracht gezogen werden. Hierzu können beispielsweise Informationen über die Fahrtroute von einem in einem Fahrzeug vorhandenen Navigationssystem oder Ähnlichem bereitgestellt werden. Ist zum Beispiel bekannt, dass ein Großteil der Fahrtstrecke über eine Autobahn oder Ähnliches führt, so kann mit einer hierfür erforderlichen hohen Leistung und einer hohen Drehzahl gerechnet werden. Ist dagegen bekannt, dass die Fahrtstrecke über eine besonders kurvenreiche Fahrtstrecke führt, so kann es gegebenenfalls vorteilhaft sein, hierfür eine bestimmte Antriebsachse des Fahrzeugs bevorzugt für motorischen Antrieb bzw. Rekuperation freizugeben. Ferner kann zum Beispiel bei zu erwartenden großen Steigungen bzw. einem großen Gefälle auch mit einem entsprechenden Leistungsbedarf bzw. einer erhöhten Rekuperation gerechnet werden. Darüber hinaus sind je nach Fahrtstrecke gegebenenfalls auch andere Rahmenbedingungen zu berücksichtigen und können entsprechend in die Auswahl der jeweils aktiven elektrischen Antriebssysteme einbezogen werden.Furthermore, for example, the properties and the topology of a known route can also be taken into account in the strategy for selecting the active electric drive systems and the operating modes for the individual electric drive systems. For this purpose, for example, information about the route can be provided by a navigation system or the like that is present in a vehicle. If, for example, it is known that a large part of the journey will be on a freeway or the like, the high power and high speed required for this can be expected. If, on the other hand, it is known that the route leads over a particularly winding route, it may be advantageous to release a specific drive axle of the vehicle for this purpose, preferably for motor drive or recuperation. Furthermore, a corresponding power requirement or an increased recuperation can also be expected, for example, if large uphill gradients or a large downhill gradient are to be expected. In addition, depending on the route, other general conditions may also have to be taken into account and can be included accordingly in the selection of the respective active electric drive systems.

Die durch die Steuervorrichtung 1 ermittelten Betriebsmodelle für die einzelnen elektrischen Antriebssysteme können automatisch durch die Steuervorrichtung 1 eingestellt bzw. aktiviert werden. In einem solchen Fall kann ein Benutzer gegebenenfalls durch eine geeignete Benutzerschnittstelle über die jeweiligen Betriebsmodi der einzelnen Antriebsachsen informiert werden. Dies kann beispielsweise durch eine optische und/oder akustische Signalisierung erfolgen. Insbesondere kann eine Einstellung des aktuellen Betriebsmodus auf einem Display oder mittels einer Signalleuchte angezeigt werden. Alternativ ist es auch möglich, dass die von der Steuervorrichtung 1 ermittelten Betriebsmodi einem Benutzer beispielsweise über eine Benutzerschnittstelle zunächst ausgegeben, zum Beispiel angezeigt, werden. Daraufhin kann ein Benutzer diesen Vorschlag akzeptieren. Alternativ kann der Benutzer selbst aktiv gewünschte Betriebsmodi für die einzelnen Antriebsachsen einstellen. Hierzu kann der Benutzer die eine Benutzerschnittstelle ausgegebenen Vorschläge der Steuervorrichtung 1 mit in Betracht ziehen.The operating models determined by the control device 1 for the individual electric drive systems can be set or activated automatically by the control device 1 . In such a case, a user can optionally be informed about the respective operating modes of the individual drive axles by a suitable user interface. This can be done, for example, by an optical and/or acoustic signal. In particular, a setting of the current operating mode can be shown on a display or by means of a signal light. Alternatively, it is also possible for the operating modes determined by the control device 1 to be first output, for example displayed, to a user, for example via a user interface. A user can then accept this suggestion. Alternatively, the user can actively set desired operating modes for the individual drive axles. For this purpose, the user can also take into account the suggestions made by the control device 1 that are output in a user interface.

3 zeigt ein Ablaufdiagramm, wie es einem Verfahren zur Steuerung einer Antriebseinheit mit mehreren Antriebsachsen gemäß einer Ausführungsform zugrunde liegt. Bei der diesem Verfahren zugrundeliegenden Antriebseinheit kann es sich insbesondere um eine zuvor beschriebene Antriebseinheit handeln. Entsprechend kann das Verfahren beliebige Schritte umfassen, wie sie zuvor bereits in Zusammenhang mit den beschriebenen Antriebseinheiten sowie der hierfür eingesetzten Steuervorrichtung 1 beschrieben worden sind. Analog kann die zuvor beschriebene Steuervorrichtung 1 auch beliebige Schritte ausführen, wie sie nachfolgend in Zusammenhang mit dem Verfahren beschrieben werden. 3 shows a flowchart on how a method for controlling a drive unit with multiple drive axles is based according to an embodiment. The drive unit on which this method is based can in particular be a previously described drive unit. Accordingly, the method can include any steps as have already been described above in connection with the described drive units and the control device 1 used for this purpose. Analog can the previously described control device 1 also carry out any steps as are described below in connection with the method.

In einem Schritt S1 werden zunächst Nutzungsdaten der elektrischen Antriebssysteme mehrerer Antriebsachsen erfasst. Daraufhin wird in Schritt S2 für die einzelnen elektrischen Antriebssysteme der Antriebsachsen jeweils ein individueller Betriebsmodus festgelegt. Das Festlegen der individuellen Betriebsmodi erfolgt insbesondere unter Verwendung der zuvor erfassten Nutzungsdaten der elektrischen Antriebssysteme.In a step S1, usage data of the electric drive systems of several drive axles are first recorded. An individual operating mode is then defined in step S2 for the individual electric drive systems of the drive axles. The individual operating modes are defined using the previously recorded usage data for the electric drive systems.

Zusammenfassend betrifft die vorliegende Erfindung eine Betriebsstrategie für Antriebseinheiten mit mehreren elektrisch angetriebenen Achsen. Hierzu ist es vorgesehen, Nutzungsdaten der Komponenten der einzelnen elektrisch angetriebenen Achsen zu erfassen. Daraufhin können die Betriebsmodi der einzelnen elektrisch angetriebenen Achsen unter Verwendung der erfassten historischen Nutzungsdaten angepasst werden.In summary, the present invention relates to an operating strategy for drive units with multiple electrically driven axles. For this purpose, usage data of the components of the individual electrically driven axles is to be recorded. The operating modes of the individual electrically driven axles can then be adjusted using the recorded historical usage data.

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

  • DE 102015000216 A1 [0003]DE 102015000216 A1 [0003]

Claims (11)

Steuervorrichtung (1) für eine Antriebseinheit mit mehreren Antriebsachsen, wobei jede Antriebsachse ein separates elektrisches Antriebssystem umfasst, und wobei die Steuervorrichtung (1) umfasst: eine Überwachungseinrichtung (11), die dazu ausgelegt ist, Nutzungsdaten der elektrischen Antriebssysteme der mehreren Antriebsachsen zu erfassen; eine Steuereinrichtung (12), die dazu ausgelegt ist, für die einzelnen elektrischen Antriebssystem der mehreren Antriebsachsen jeweils einen individuellen Betriebsmodus unter Verwendung der zuvor erfassten Nutzungsdaten der elektrischen Antriebssysteme festzulegen.Control device (1) for a drive unit with multiple drive axles, each drive axle comprising a separate electric drive system, and wherein the control device (1) comprises: a monitor (11) configured to collect usage data of the electrical drive systems of the plurality of drive axles; a control device (12) which is designed to define an individual operating mode for the individual electric drive systems of the plurality of drive axles using the previously recorded usage data of the electric drive systems. Steuervorrichtung (1) nach Anspruch 1, wobei die Steuereinrichtung (12) dazu ausgelegt ist, für die einzelnen elektrischen Antriebssystem der mehreren Antriebsachsen jeweils einen Betriebsmodus unter Verwendung eines ermittelten optimalen Wirkungsgrades festzulegen.Control device (1) after claim 1 , wherein the control device (12) is designed to define an operating mode for the individual electric drive system of the plurality of drive axles using a determined optimum efficiency. Steuervorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Nutzungsdaten eine Anzahl und/oder Dauer von Nutzungsintervallen, eine Temperatur in dem elektrischen Antriebssystem, ein Drehmoment, eine Drehzahl, ein Leistungswert und/oder eine umgesetzte Energiemenge umfasst.Control device (1) after claim 1 or 2 , wherein the usage data includes a number and/or duration of usage intervals, a temperature in the electric drive system, a torque, a speed, a power value and/or an amount of energy converted. Steuervorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Steuereinrichtung (12) dazu ausgelegt ist, für die einzelnen elektrischen Antriebssysteme der mehreren Antriebsachsen unter Verwendung der zuvor erfassten Nutzungsdaten der elektrischen Antriebssysteme jeweils individuell einen motorischen Betriebsmodus und/oder einen generatorischen Betriebsmodus freizugeben oder zu deaktivieren.Control device (1) according to one of Claims 1 until 3 , wherein the control device (12) is designed to individually enable or disable a motor operating mode and/or a generator operating mode for the individual electric drive systems of the plurality of drive axles using the previously recorded usage data of the electric drive systems. Steuervorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Steuereinrichtung (12) dazu ausgelegt ist, unter Verwendung der zuvor erfassten Nutzungsdaten der elektrischen Antriebssysteme für die einzelnen elektrischen Antriebssysteme der mehreren Antriebsachsen jeweils einen individuellen Verschleißparameter zu berechnen und die individuellen Betriebsmodi der einzelnen elektrischen Antriebssysteme der mehreren Antriebsachsen jeweils einen unter Verwendung der berechneten Verschleißparameter festzulegen.Control device (1) according to one of Claims 1 until 4 , wherein the control device (12) is designed to calculate an individual wear parameter for the individual electric drive systems of the multiple drive axles using the previously recorded usage data of the electric drive systems and the individual operating modes of the individual electric drive systems of the multiple drive axles each using the to define the calculated wear parameters. Steuervorrichtung (1) nach Anspruch 5, wobei die Steuereinrichtung (12) dazu ausgelegt ist, die Verschleißparameter unter Verwendung einer Summation der erfassten Nutzungsdaten und/oder eines Gradienten der erfassten Nutzungsdaten zu berechnen.Control device (1) after claim 5 , wherein the control device (12) is designed to calculate the wear parameters using a summation of the detected usage data and / or a gradient of the detected usage data. Steuervorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Steuereinrichtung (12) dazu ausgelegt ist, eine Fahrroute, einen Fahrbahnzustand und oder eine Fahrzustand zu ermitteln und die Betriebsmodi der elektrischen Antriebssysteme der mehreren Antriebsachsen unter Verwendung der ermittelten Fahrroute, des ermittelten Fahrbahnzustand und oder des ermittelten Fahrzustand festzulegen.Control device (1) according to one of Claims 1 until 6 , wherein the control device (12) is designed to determine a driving route, a roadway condition and/or a driving condition and to define the operating modes of the electric drive systems of the multiple drive axles using the determined driving route, the determined roadway condition and/or the driving condition determined. Steuervorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Steuereinrichtung (12) dazu ausgelegt ist, die Betriebsmodi für die elektrischen Antriebssystem der mehreren Antriebsachsen unter Verwendung einer vorbestimmten minimalen Betriebsdauer zu festzulegen.Control device (1) according to one of Claims 1 until 7 , wherein the control device (12) is designed to define the operating modes for the electric drive system of the plurality of drive axles using a predetermined minimum operating time. Antriebseinheit für ein elektrisch angetriebenes Fahrzeug, mit: mehreren Antriebsachsen, wobei jede Antriebsachse ein separates elektrisches Antriebssystem umfasst; einer Steuervorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8.Drive unit for an electrically powered vehicle, comprising: a plurality of drive axles, each drive axle comprising a separate electric drive system; a control device (1) according to one of Claims 1 until 8th . Antriebseinheit nach Anspruch 9, wobei die Antriebseinheit mindestens drei Antriebsachsen umfasst.drive unit after claim 9 , wherein the drive unit comprises at least three drive axles. Verfahren zur Steuerung einer Antriebseinheit mit mehreren Antriebsachsen, wobei jede Antriebsachse ein separates elektrisches Antriebssystem umfasst, wobei das Verfahren umfasst: Erfassen (S1) von Nutzungsdaten der elektrischen Antriebssysteme der mehreren Antriebsachsen; und Festlegen (S2) von individuellen Betriebsmodi für die einzelnen elektrischen Antriebssysteme der mehreren Antriebsachsen unter Verwendung der zuvor erfassten Nutzungsdaten der elektrischen Antriebssysteme.Method for controlling a drive unit with multiple drive axles, each drive axle comprising a separate electric drive system, the method comprising: acquiring (S1) usage data of the electrical drive systems of the plurality of drive axles; and Defining (S2) individual operating modes for the individual electric drive systems of the multiple drive axles using the previously recorded usage data for the electric drive systems.
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