DE102022003454A1 - Verfahren und Koordinationsvorrichtung zum Fahrbetrieb eines elektrisch betreibbaren Fahrzeugs - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Fahrbetrieb eines elektrisch betreibbaren Fahrzeugs (100), das einen Triebstrang (10) mit Triebstrangkomponenten (12) aufweist, auf einer Strecke, insbesondere einer Rennstrecke, wenigstens umfassend die Schritte: Bestimmen eines Status einer Leistungsherabsetzung von wenigstens einer der Triebstrangkomponenten (12) des Fahrzeugs (100); Ermitteln einer zukünftigen Leistungsanforderung des Triebstrangs (10) des Fahrzeugs (100) auf der Strecke mittels Prädiktion; Abschätzen, wann eine Leistungsherabsetzung auf der Strecke erfolgt; Optimieren einer Begrenzung von Leistung und/oder Drehmoment und/oder elektrischem Strom der Triebstrangkomponenten (12) unter Gewichtung aus einsetzender Leistungsherabsetzung und prädiktiver Begrenzung für einen vorgegebenen Betriebsfall nach einem vorgegebenen Optimierungsziel.Die Erfindung betrifft ferner eine Koordinationsvorrichtung (20) zum Steuern des Fahrbetriebs eines elektrisch betreibbaren Fahrzeugs.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Fahrbetrieb eines elektrisch betreibbaren Fahrzeugs, das einen Triebstrang mit Triebstrangkomponenten aufweist, auf einer Strecke, insbesondere einer Rennstrecke, sowie eine Koordinationsvorrichtung zum Steuern des Fahrbetriebs eines elektrisch betreibbaren Fahrzeugs.
  • Bei Batteriefahrzeugen kann die Reichweite durch deutliche Effizienzsteigerung im Gesamtfahrzeug, vorrangig durch Reduktion des Reifenreibkoeffizienten und des Luftwiderstands erhöht werden. Bei Fahrzeugen, die für den Rennstreckeneinsatz vorgesehen sind, sind aber hoher Anpressdruck und hoher Haftwert der Reifen notwendig. Dies führt dazu, dass die Reichweite im Rennstreckenbetrieb beispielsweise deutlich eingeschränkt ist.
  • Aus der DE 10 2020 004 796 A1 ist ein Betriebsverfahren zum Fahrbetrieb eines als Hybridfahrzeug oder Elektrofahrzeug ausgeführten Fahrzeuges auf einer Rennstrecke bekannt. Das Verfahren sieht vor, dass ein Fahrzeugnutzer eine Konfiguration wählt, ob die Rennstrecke im Hinblick auf eine schnellstmögliche Runde, im Hinblick auf eine bestmögliche Leistung für eine bestimmte Anzahl von Runden oder im Hinblick auf eine Fahrleistung so lange wie möglich gefahren werden soll. Anschließend wird eine hinterlegte Aufzeichnung für die Rennstrecke oder eine Aufzeichnung für die Rennstrecke gestartet und eine Runde wird mit aktuellen Fahrzeugeinstellungen schnellstmöglich gefahren. Während der Rundenfahrt werden von Steuereinheiten in dem Fahrzeug passende Rennstrecken- und Telemetriedaten aufgezeichnet, wobei nach Abschluss der Rundenfahrt die aufgezeichneten Rennstrecken- und Telemetriedaten in Bezug auf einen fahrdynamischen Anspruch und dessen Auswirkungen auf eine Leistungsabgabe und Leistungsaufnahme eines elektrischen Energiespeichers bezüglich temperaturbedingter Leistungsherabsetzung ermittelt werden. Über eine interne und/oder externe Schnittstelle werden aufbereitete Rennstrecken- und Telemetriedaten visualisiert und mittels des Fahrzeugnutzers gegebenenfalls Anpassungen vorgenommen und in einem weiteren Fahrbetrieb auf der Rennstrecke werden eine Leistungsabgabe und Leistungsaufnahme des elektrischen Energiespeichers derart geregelt, dass je nach Konfiguration eine schnellste Runde oder eine bestimmte Anzahl von Runden der zugrundeliegenden Rennstrecke gefahren wird, ohne dass eine temperaturbedingte Leistungsherabsetzung erfolgt.
  • Eine Aufgabe der Erfindung ist es, ein verbessertes Verfahren zum Fahrbetrieb eines elektrisch betreibbaren Fahrzeugs auf einer Strecke, insbesondere einer Rennstrecke, anzugeben.
  • Eine weitere Aufgabe ist es, eine Koordinationsvorrichtung für ein verbessertes Verfahren zum Fahrbetrieb eines elektrisch betreibbaren Fahrzeugs auf einer Strecke, insbesondere einer Rennstrecke, zu schaffen.
  • Die vorgenannten Aufgaben werden mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst.
  • Günstige Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung.
  • Nach einem Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren vorgeschlagen zum Fahrbetrieb eines elektrisch betreibbaren Fahrzeugs, das einen Triebstrang mit Triebstrangkomponenten aufweist, auf einer Strecke, insbesondere einer Rennstrecke. Das Verfahren umfasst wenigstens die Schritte: Bestimmen eines Status einer Leistungsherabsetzung von wenigstens einer der Triebstrangkomponenten des Fahrzeugs; Ermitteln einer zukünftigen Leistungsanforderung des Triebstrangs des Fahrzeugs auf der Strecke mittels Prädiktion; Abschätzen, wann eine Leistungsherabsetzung auf der Strecke erfolgt; und Optimieren einer Begrenzung von Leistung und/oder Drehmoment und/oder elektrischem Strom der Triebstrangkomponenten unter Gewichtung aus einsetzender Leistungsherabsetzung und prädiktiver Begrenzung für einen vorgegebenen Betriebsfall nach einem vorgegebenen Optimierungsziel.
  • Das vorgeschlagene Verfahren ermöglicht es, die verfügbare Energie eines elektrisch betreibbaren Fahrzeugs möglichst zeiteffizient auf einer Strecke, insbesondere einer Rennstrecke einzusetzen und hierbei den Fahrer aktiv zu unterstützen. Dadurch kann für den Fahrer, beispielsweise bei einem Amateur-Rennen, ausdauernder Fahrspaß auf der Rennstrecke ermöglicht werden.
  • Grundsätzlich kommen Triebstrangkomponenten, insbesondere bei batterieelektrischen Fahrzeugen, ab einer bestimmten Belastung in eine, meist thermische, Leistungsherabsetzung, dem sogenannten Derating. Bei elektrischen Triebsträngen hängt der Grad der Leistungsherabsetzung und der Zeitpunkt, wann sie eintritt, hauptsächlich vom durch die Triebstrangkomponenten geflossenen Strom (AC und DC) ab. Gelangt eine der Triebstrangkomponenten in die Leistungsherabsetzung, so kann sie sich nur über eine stärkere Kühlung, also ein Abführen der Wärme, und/oder eine Reduzierung des durchfließenden Stroms unter ein bestimmtes Niveau regenerieren, um ihre ursprüngliche Leistungsfähigkeit wieder herzustellen. Bei dem vorgeschlagenen Verfahren kann die Höhe des Stromes, der durch die Treibstrangkomponente fließt, für die jeweilige Situation so optimal freigegeben werden, dass eine Leistungsherabsetzung der einzelnen Triebstrangkomponenten möglichst spät bzw. zu einem Zeitpunkt eintritt, der für die jeweilige Situation eine möglichst geringe Auswirkung hat. Im Gegensatz zu einer aktiven Leistungsherabsetzung der Triebstrangkomponenten, hat der Fahrer im Rahmen eines prädiktiven Leistungsmanagements jederzeit die Möglichkeit, beispielsweise über Kickdown oder dergleichen, das prädiktive Leistungsmanagement zu überstimmen und eine maximale Leistung und/oder ein maximales Moment der Triebstrangkomponenten abzurufen.
  • Vorteilhaft kann so der Bauteilschutz der jeweiligen Triebstrangkomponenten durch die Leistungsherabsetzung erst zu einem für den jeweiligen Anwendungsfall optimalen Zeitpunkt erfolgen. So kann versucht werden, sicherzustellen, dass der vom Fahrer gewünschte Anwendungsfall optimal erfüllt wird, nämlich, dass beispielsweise eine bestimmte Distanz auf einer Rennstrecke zeitoptimal gefahren werden kann oder dass eine Bergfahrt mit hoher Anhängelast ohne eine Leistungsherabsetzung einer Triebstrangkomponente durchgeführt werden kann.
  • Ist eine Triebstrangkomponenten in ihrem Leistungsherabsetzungsbereich, so kann die maximale Leistung der Triebstrangkomponenten nicht mehr abgerufen werden. Das System ist hierdurch hart limitiert. Demgegenüber stellt das prädiktive Leistungsmanagement hier eine weiche Limitierung des Systems dar, welche die Verfügbarkeit der maximalen Leistungsfähigkeit des Systems so lange wie möglich aufrechterhalten soll. Vom Fahrer kann die Limitierung im Rahmen des prädiktiven Leistungsmanagements jederzeit überstimmt werden.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens kann als Optimierungsziel eine Reduktion einer Fahrzeit auf der Strecke, insbesondere einer Rundenzeit auf einer Rennstrecke, und/oder eine Reichweite des Fahrzeugs vorgegeben werden. So kann beispielsweise eine minimale Rundenzeit gefahren werden, oder es kann eine maximale Distanz mit einer vorgegeben Energie erzielt werden.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens kann der Status der Leistungsherabsetzung einer der Triebstrangkomponenten des Fahrzeugs bestimmt werden durch Ausführen wenigstens eines der Schritte: Bestimmen eines Zeitintervalls, über welches die eine der Triebstrangkomponenten mit einem elektrischen Strom betrieben werden kann, bis eine Leistungsherabsetzung erfolgt; Erfassen relevanter Temperaturen der einen der Triebstrangkomponenten; oder Integrieren und/oder Gewichten relevanter elektrischer Ströme der einen der Triebstrangkomponenten. Auf diese Weise kann bestimmt werden, wie lange einzelne Triebstrangkomponenten noch mit bestimmten Strömen betrieben werden können, bis es zu einer Leistungsherabsetzung der Triebstrangkomponenten kommt. Alternativ kann dies auf der Basis relevanter Temperaturen oder durch Bestimmen einer relevanten verbrauchten Energiemenge bestimmt werden.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens kann die zukünftige Leistungsanforderung des Triebstrangs des Fahrzeugs mittels Prädiktion ermittelt werden durch Ausführen wenigstens der Schritte: Berücksichtigen von Informationen zu der Strecke; Wählen eines Anforderungsprofils durch den Fahrzeugnutzer; Unterteilen der Strecke in einzelne Segmente; und Ermitteln eines Leistungsbedarfs und/oder Strombedarfs des Fahrbetriebs für die einzelnen Segmente unter Berücksichtigung des Optimierungsziels. Auf diese Weise kann günstigerweise die Grundlage für ein präventives Leistungsmanagement des Fahrbetriebs geschaffen werden, insbesondere, indem für die einzelnen Streckensegmente der Fahrbetrieb getrennt optimiert werden kann. Das Ermitteln des Leistungsbedarfs und/oder Strombedarfs des Fahrbetriebs für die einzelnen Segmente kann besonders vorteilhaft unter Berücksichtigung des Optimierungsziels erfolgen, da hierdurch der Leistungsbedarf der einzelnen Triebstrangkomponenten variieren kann.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens kann als durch den Fahrzeugnutzer gewähltes Anforderungsprofil wenigstens eine Rennstrecke, insbesondere mit einer vorgegebenen Rundenzeit und/oder einer vorgegebenen Anzahl von Runden, und/oder eine vorgegebene Reisezeit für eine vorgegebene Strecke eingegeben werden. So können zweckmäßigerweise die Randbedingungen für das präventive Leistungsmanagement des Fahrbetriebs gesetzt werden.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens können als Informationen zu der Strecke wenigstens Informationen aus einem Navigationssystem für eine aktuellen Streckenverlauf, oder Informationen aus einem Fahrerassistenzsystem, oder Informationen aus einem Rennstreckeninformationssystem eingegeben werden. Aus diesen Informationen können Daten zur zukünftigen Leistungsanforderung des Triebstrangs mittels Prädiktion bestimmt werden und als Grundlage des prädiktiven Leistungsmanagements genutzt werden.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens kann ein Zeitpunkt einer Leistungsherabsetzung wenigstens auf Basis eines ermittelten elektrischen Stroms und/oder eines ermittelten Leistungsbedarfs der Triebstrangkomponenten abgeschätzt werden. Günstigerweise kann so auf Basis des aktuellen Energieverbrauchs und Leistungsbedarfs der Triebstrangkomponenten ein Zeitpunkt der Leistungsherabsetzung vorausgesagt werden.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens kann als Betriebsfall wenigstens der Fahrbetrieb auf einer Rennstrecke, der Fahrbetrieb mit einer vorgegebenen Reichweite, der Fahrbetrieb mit einer möglichst kurzen Fahrzeit für eine vorgegebene Strecke gewählt werden. Vorteilhaft können so verschiedene Randbedingungen für die Optimierung des Fahrbetriebs gesetzt werden, welche in das prädiktive Leistungsmanagement einfließen.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens kann die Begrenzung von Leistung und/oder Drehmoment und/oder elektrischen Strom der Triebstrangkomponenten unter Gewichtung aus einsetzender Leistungsherabsetzung und prädiktiver Begrenzung für den vorgegebenen Betriebsfall nach dem vorgegebenen Optimierungsziel wahlweise auf Dauer oder für einen begrenzten Zeitraum optimiert werden. Dadurch kann dem Fahrzeugnutzer eine möglichst optimale Betriebsweise des Fahrzeugs für einen gewünschten Anwendungsfall ermöglicht werden.
  • Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung wird eine Koordinationsvorrichtung vorgeschlagen zum Steuern des Fahrbetriebs eines elektrisch betreibbaren Fahrzeugs, das einen Triebstrang mit Triebstrangkomponenten aufweist, auf einer Strecke, insbesondere einer Rennstrecke, gemäß eines Verfahrens wie oben beschrieben. Die Koordinationsvorrichtung umfasst wenigstens eine Bestimmungseinheit zum Bestimmen eines Status einer Leistungsherabsetzung wenigstens einer der Triebstrangkomponenten des Fahrzeugs; eine Ermittlungseinheit zum Ermitteln einer zukünftigen Leistungsanforderung des Triebstrangs des Fahrzeugs auf der Strecke mittels Prädiktion; Einheit zum Abschätzen, wann eine Leistungsherabsetzung auf der Strecke erfolgt; und eine Optimierungseinheit zum Optimieren einer Begrenzung von Leistung, Drehmoment und elektrischem Strom unter Gewichtung aus einsetzender Leistungsherabsetzung der Triebstrangkomponenten und prädiktiver Begrenzung für einen vorgegebenen Betriebsfall nach einem vorgegebenen Optimierungsziel.
  • Die vorgeschlagene Koordinationsvorrichtung ermöglicht es, die verfügbare Energie eines elektrisch betreibbaren Fahrzeugs möglichst zeiteffizient auf einer Strecke, insbesondere einer Rennstrecke einzusetzen und hierbei den Fahrer aktiv zu unterstützen. Dadurch kann für den Fahrer, beispielsweise bei einem Amateur-Rennen, ausdauernder Fahrspaß auf der Rennstrecke ermöglicht werden.
  • Grundsätzlich kommen Triebstrangkomponenten, insbesondere bei batterieelektrischen Fahrzeugen, ab einer bestimmten Belastung in eine, meist thermische, Leistungsherabsetzung, dem sogenannten Derating. Bei elektrischen Triebsträngen hängt der Grad der Leistungsherabsetzung und der Zeitpunkt, wann sie eintritt, hauptsächlich vom durch die Triebstrangkomponenten geflossenen Strom (AC und DC) ab. Gelangt eine der Triebstrangkomponenten in die Leistungsherabsetzung, so kann sie sich nur über eine stärkere Kühlung, also ein Abführen der Wärme, und/oder eine Reduzierung des durchfließenden Stroms unter ein bestimmtes Niveau regenerieren, um ihre ursprüngliche Leistungsfähigkeit wieder herzustellen. Mit der vorgeschlagenen Koordinationsvorrichtung kann die Höhe des Stromes, der durch die Treibstrangkomponente fließt, für die jeweilige Situation so optimal freigegeben werden, dass eine Leistungsherabsetzung der einzelnen Triebstrangkomponenten möglichst spät bzw. zu einem Zeitpunkt eintritt, der für die jeweilige Situation eine möglichst geringe Auswirkung hat. Im Gegensatz zu einer aktiven Leistungsherabsetzung der Triebstrangkomponenten, hat der Fahrer im Rahmen eines prädiktiven Leistungsmanagements jederzeit die Möglichkeit, beispielsweise über Kickdown oder dergleichen, das prädiktive Leistungsmanagement zu überstimmen und eine maximale Leistung und/oder ein maximales Moment der Triebstrangkomponenten abzurufen.
  • Vorteilhaft kann so der Bauteilschutz der jeweiligen Triebstrangkomponenten durch die Leistungsherabsetzung erst zu einem für den jeweiligen Anwendungsfall optimalen Zeitpunkt erfolgen. So kann versucht werden, sicherzustellen, dass der vom Fahrer gewünschte Anwendungsfall optimal erfüllt wird, nämlich, dass beispielsweise eine bestimmte Distanz auf einer Rennstrecke zeitoptimal gefahren werden kann oder dass eine Bergfahrt mit hoher Anhängelast ohne eine Leistungsherabsetzung einer Triebstrangkomponente durchgeführt werden kann.
  • Ist eine Triebstrangkomponenten in ihrem Leistungsherabsetzungsbereich, so kann die maximale Leistung der Triebstrangkomponenten nicht mehr abgerufen werden. Das System ist hierdurch hart limitiert. Demgegenüber stellt das prädiktive Leistungsmanagement durch die Koordinationsvorrichtung hier eine weiche Limitierung des Systems dar, welche die Verfügbarkeit der maximalen Leistungsfähigkeit des Systems so lange wie möglich aufrechterhalten soll. Vom Fahrer kann die Limitierung im Rahmen des prädiktiven Leistungsmanagements jederzeit überstimmt werden.
  • Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In den Figuren ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Figuren, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
  • Dabei zeigen:
    • 1 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Fahrbetrieb eines elektrisch betreibbaren Fahrzeugs auf einer Strecke, insbesondere einer Rennstrecke, nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung; und
    • 2 eine Systemübersicht einer Koordinationsvorrichtung zum Steuern des Fahrbetriebs eines elektrisch betreibbaren Fahrzeugs auf einer Strecke, insbesondere einer Rennstrecke, nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
  • In den Figuren sind gleiche oder gleichartige Komponenten mit gleichen Bezugszeichen beziffert. Die Figuren zeigen lediglich Beispiele und sind nicht beschränkend zu verstehen.
  • 1 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Fahrbetrieb eines elektrisch betreibbaren Fahrzeugs 100 auf einer Strecke, insbesondere einer Rennstrecke, nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
  • Das Verfahren zum Fahrbetrieb des elektrisch betreibbaren Fahrzeugs 100, das einen Triebstrang 10 mit Triebstrangkomponenten 12 aufweist, wie in 2 schematisch dargestellt, auf einer Strecke, insbesondere einer Rennstrecke, ist im Ablaufdiagramm in 1 mit den wesentlichen Schritten dargestellt.
  • Im Schritt S100 wird ein Status einer Leistungsherabsetzung von wenigstens einer der Triebstrangkomponenten 12 des Fahrzeugs 100 bestimmt. Der Status der Leistungsherabsetzung kann dabei bestimmt werden, indem beispielsweise ein Zeitintervall bestimmt wird, über welches die eine der Triebstrangkomponenten 12 mit einem elektrischen Strom betrieben werden kann, bis eine Leistungsherabsetzung erfolgt. Alternativ können relevante Temperaturen der einen der Triebstrangkomponenten 12 bestimmt werden. Alternativ oder zusätzlich können dazu relevante elektrische Ströme der einen der Triebstrangkomponenten 12 aufintegriert und/oder gewichtet werden.
  • In Schritt S102 wird eine zukünftige Leistungsanforderung des Triebstrangs 10 des Fahrzeugs 100 auf der Strecke mittels Prädiktion ermittelt. Die zukünftige Leistungsanforderung des Triebstrangs 10 wird mittels Prädiktion ermittelt, indem wenigstens folgende Schritte ausgeführt werden.
  • Es fließen Informationen zu der Strecke in die Prädiktion ein. Als Informationen zu der Strecke können dabei wenigstens Informationen aus einem Navigationssystem für eine aktuellen Streckenverlauf, oder Informationen aus einem Fahrerassistenzsystem, oder Informationen aus einem Rennstreckeninformationssystem eingegeben werden.
  • Der Fahrzeugnutzer wählt ein Anforderungsprofil. Als durch den Fahrzeugnutzer gewähltes Anforderungsprofil kann beispielsweise eine Rennstrecke, insbesondere mit einer vorgegebenen Rundenzeit und/oder einer vorgegebenen Anzahl von Runden, und/oder eine vorgegebene Reisezeit für eine vorgegebene Strecke eingegeben werden.
  • Die Strecke wird in einzelne Segmente unterteilt, für welche der Fahrbetrieb getrennt optimiert werden kann. Sodann wird ein Leistungsbedarf und/oder Strombedarf des Fahrbetriebs für die einzelnen Segmente unter Berücksichtigung des Optimierungsziels ermittelt. Das Ermitteln des Leistungsbedarfs und/oder Strombedarfs des Fahrbetriebs für die einzelnen Segmente kann besonders vorteilhaft unter Berücksichtigung des Optimierungsziels erfolgen, da hierdurch der Leistungsbedarf der einzelnen Triebstrangkomponenten 12 variieren kann.
  • In Schritt S104 wird abgeschätzt, wann eine Leistungsherabsetzung auf der Strecke erfolgt. Der Zeitpunkt der Leistungsherabsetzung kann dabei wenigstens auf Basis eines ermittelten elektrischen Stroms und/oder eines ermittelten Leistungsbedarfs der Triebstrangkomponenten 12 abgeschätzt werden.
  • In Schritt S106 wird eine Begrenzung von Leistung und/oder Drehmoment und/oder elektrischem Strom der Triebstrangkomponenten 12 unter Gewichtung aus einsetzender Leistungsherabsetzung und prädiktiver Begrenzung für einen vorgegebenen Betriebsfall nach einem vorgegebenen Optimierungsziel optimiert.
  • Als Betriebsfall kann beispielsweise ein Fahrbetrieb auf einer Rennstrecke, oder ein Fahrbetrieb mit einer vorgegebenen Reichweite, oder ein Fahrbetrieb mit einer möglichst kurzen Fahrzeit für eine vorgegebene Strecke gewählt werden.
  • Als Optimierungsziel kann weiter eine Reduktion einer Fahrzeit auf der Strecke, insbesondere einer Rundenzeit auf einer Rennstrecke, und/oder eine Reichweite des Fahrzeugs 100 vorgegeben werden.
  • Auf diese Weise kann die Begrenzung von Leistung und/oder Drehmoment und/oder elektrischem Strom der Triebstrangkomponenten 12 unter Gewichtung aus einsetzender Leistungsherabsetzung und prädiktiver Begrenzung für den vorgegebenen Betriebsfall nach dem vorgegebenen Optimierungsziel wahlweise auf Dauer oder für einen begrenzten Zeitraum optimiert werden.
  • 2 zeigt eine Systemübersicht einer Koordinationsvorrichtung 20 zum Steuern des Fahrbetriebs eines elektrisch betreibbaren Fahrzeugs 100 auf einer Strecke, insbesondere einer Rennstrecke, nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
  • Die Koordinationsvorrichtung 20 dient dabei zum Steuern des Fahrbetriebs des elektrisch betreibbaren Fahrzeugs, das einen Triebstrang 10 mit mehreren, nicht näher spezifizierten Triebstrangkomponenten 12 aufweist, gemäß dem in 1 beschriebenen Verfahren.
  • Die Koordinationsvorrichtung 20 weist eine Bestimmungseinheit 22 zum Bestimmen eines Status einer Leistungsherabsetzung wenigstens einer der Triebstrangkomponenten 12 des Fahrzeugs 100 gemäß dem Schritt S100 des Verfahrens auf.
  • Weiter weist die Koordinationsvorrichtung 20 eine Ermittlungseinheit 24 zum Ermitteln einer zukünftigen Leistungsanforderung des Triebstrangs 10 des Fahrzeugs 100 auf der Strecke mittels Prädiktion gemäß dem Schritt S102 des Verfahrens auf.
  • Die Koordinationsvorrichtung 20 umfasst eine Einheit 26 zum Abschätzen, wann eine Leistungsherabsetzung auf der Strecke erfolgt, gemäß dem Schritt S104 des Verfahrens.
  • Weiter weist die Koordinationsvorrichtung 20 eine Optimierungseinheit 26 zum Optimieren einer Begrenzung von Leistung, Drehmoment und elektrischem Strom unter Gewichtung aus einsetzender Leistungsherabsetzung der Triebstrangkomponenten 12 und prädiktiver Begrenzung für einen vorgegebenen Betriebsfall nach einem vorgegebenen Optimierungsziel gemäß dem Schritt S106 des Verfahrens auf.
  • Das Fahrzeug 100 weist weiter eine Hochvoltbatterie 30 auf, welche die elektrische Energie für den Triebstrang 10 liefert. Weitere elektrische Komponenten des Fahrzeugs 100, welche für die Erfindung keine unmittelbare Rolle spielen, sind der Einfachheit halber nicht dargestellt.
  • Zur Steuerung des Fahrbetriebs sind Koordinationsvorrichtung 20, Hochvoltbatterie 30 und Triebstrangkomponenten 12 des Triebstrangs 10 elektrisch verbunden.
  • Die dargestellte schematische Realisierung der Koordinationsvorrichtung 20 ist nur als Beispiel zu verstehen. Die verschiedenen Funktionen der Koordinationsvorrichtung 20 gemäß den einzelnen Schritten des vorgeschlagenen Verfahrens können auch in anderen Kombinationen und Komponenten implementiert sein, welche ein Zusammenwirken gemäß dem vorgeschlagenen Verfahren gewährleisten.
  • Bezugszeichenliste
    • 10
    Triebstrang
    12
    Triebstrangkomponente
    20
    Koordinationsvorrichtung
    22
    Bestimmungseinheit
    24
    Ermittlungseinheit
    26
    Einheit zum Abschätzen
    28
    Optimierungseinheit
    30
    Hochvolt-Batterie
    100
    Fahrzeug
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102020004796 A1 [0003]

Claims (10)

  1. Verfahren zum Fahrbetrieb eines elektrisch betreibbaren Fahrzeugs (100), das einen Triebstrang (10) mit Triebstrangkomponenten (12) aufweist, auf einer Strecke, insbesondere einer Rennstrecke, wenigstens umfassend die Schritte: - Bestimmen eines Status einer Leistungsherabsetzung von wenigstens einer der Triebstrangkomponenten (12) des Fahrzeugs (100); - Ermitteln einer zukünftigen Leistungsanforderung des Triebstrangs (10) des Fahrzeugs (100) auf der Strecke mittels Prädiktion; - Abschätzen, wann eine Leistungsherabsetzung auf der Strecke erfolgt; - Optimieren einer Begrenzung von Leistung und/oder Drehmoment und/oder elektrischem Strom der Triebstrangkomponenten (12) unter Gewichtung aus einsetzender Leistungsherabsetzung und prädiktiver Begrenzung für einen vorgegebenen Betriebsfall nach einem vorgegebenen Optimierungsziel.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei als Optimierungsziel eine Reduktion einer Fahrzeit auf der Strecke, insbesondere einer Rundenzeit auf einer Rennstrecke, und/oder eine Reichweite des Fahrzeugs (100) vorgegeben wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Status der Leistungsherabsetzung einer der Triebstrangkomponenten (12) des Fahrzeugs (100) bestimmt wird durch Ausführen wenigstens eines der Schritte: - Bestimmen eines Zeitintervalls, über welches die eine der Triebstrangkomponenten (12) mit einem elektrischen Strom betrieben werden kann, bis eine Leistungsherabsetzung erfolgt; - Erfassen relevanter Temperaturen der einen der Triebstrangkomponenten (12); - Integrieren und/oder Gewichten relevanter elektrischer Ströme der einen der Triebstrangkomponenten (12).
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zukünftige Leistungsanforderung des Triebstrangs (10) des Fahrzeugs (100) mittels Prädiktion ermittelt wird durch Ausführen wenigstens der Schritte: - Berücksichtigen von Informationen zu der Strecke; - Wählen eines Anforderungsprofils durch den Fahrzeugnutzer; - Unterteilen der Strecke in einzelne Segmente; - Ermitteln eines Leistungsbedarfs und/oder Strombedarfs des Fahrbetriebs für die einzelnen Segmente unter Berücksichtigung des Optimierungsziels.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei als durch den Fahrzeugnutzer gewähltes Anforderungsprofil wenigstens eine Rennstrecke, insbesondere mit einer vorgegebenen Rundenzeit und/oder einer vorgegebenen Anzahl von Runden, und/oder eine vorgegebene Reisezeit für eine vorgegebene Strecke eingegeben wird.
  6. Verfahren nach einem Anspruch 4 oder 5, wobei als Informationen zu der Strecke wenigstens Informationen aus einem Navigationssystem für eine aktuellen Streckenverlauf, oder Informationen aus einem Fahrerassistenzsystem, oder Informationen aus einem Rennstreckeninformationssystem eingegeben werden.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Zeitpunkt einer Leistungsherabsetzung wenigstens auf Basis eines ermittelten elektrischen Stroms und/oder eines ermittelten Leistungsbedarfs der Triebstrangkomponenten (12) abgeschätzt wird.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei als Betriebsfall wenigstens der Fahrbetrieb auf einer Rennstrecke, der Fahrbetrieb mit einer vorgegebenen Reichweite, der Fahrbetrieb mit einer möglichst kurzen Fahrzeit für eine vorgegebene Strecke gewählt wird.
  9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Begrenzung von Leistung und/oder Drehmoment und/oder elektrischen Strom der Triebstrangkomponenten (12) unter Gewichtung aus einsetzender Leistungsherabsetzung und prädiktiver Begrenzung für den vorgegebenen Betriebsfall nach dem vorgegebenen Optimierungsziel wahlweise auf Dauer oder für einen begrenzten Zeitraum optimiert wird.
  10. Koordinationsvorrichtung (20) zum Steuern des Fahrbetriebs eines elektrisch betreibbaren Fahrzeugs, das einen Triebstrang (10) mit Triebstrangkomponenten (12) aufweist, auf einer Strecke, insbesondere einer Rennstrecke, gemäß eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wenigstens umfassend - eine Bestimmungseinheit (22) zum Bestimmen eines Status einer Leistungsherabsetzung wenigstens einer der Triebstrangkomponenten (12) des Fahrzeugs (100); - eine Ermittlungseinheit (24) zum Ermitteln einer zukünftigen Leistungsanforderung des Triebstrangs (10) des Fahrzeugs (100) auf der Strecke mittels Prädiktion; - Einheit (26) zum Abschätzen, wann eine Leistungsherabsetzung auf der Strecke erfolgt; - eine Optimierungseinheit (28) zum Optimieren einer Begrenzung von Leistung, Drehmoment und elektrischem Strom unter Gewichtung aus einsetzender Leistungsherabsetzung der Triebstrangkomponenten (12) und prädiktiver Begrenzung für einen vorgegebenen Betriebsfall nach einem vorgegebenen Optimierungsziel.
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