EP2525994A2 - Fahrzeug mit elektrischem antrieb - Google Patents

Fahrzeug mit elektrischem antrieb

Info

Publication number
EP2525994A2
EP2525994A2 EP11700918A EP11700918A EP2525994A2 EP 2525994 A2 EP2525994 A2 EP 2525994A2 EP 11700918 A EP11700918 A EP 11700918A EP 11700918 A EP11700918 A EP 11700918A EP 2525994 A2 EP2525994 A2 EP 2525994A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
vehicle
electric machine
memory
generator
output power
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP11700918A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Peter Birke
Bertram Schemel
Michael Schiemann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Continental Automotive GmbH
Original Assignee
Continental Automotive GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Continental Automotive GmbH filed Critical Continental Automotive GmbH
Publication of EP2525994A2 publication Critical patent/EP2525994A2/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L7/00—Electrodynamic brake systems for vehicles in general
    • B60L7/20—Braking by supplying regenerated power to the prime mover of vehicles comprising engine-driven generators
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L1/00—Supplying electric power to auxiliary equipment of vehicles
    • B60L1/003—Supplying electric power to auxiliary equipment of vehicles to auxiliary motors, e.g. for pumps, compressors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L1/00—Supplying electric power to auxiliary equipment of vehicles
    • B60L1/02—Supplying electric power to auxiliary equipment of vehicles to electric heating circuits
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L50/00—Electric propulsion with power supplied within the vehicle
    • B60L50/50—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells
    • B60L50/60—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells using power supplied by batteries
    • B60L50/61—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells using power supplied by batteries by batteries charged by engine-driven generators, e.g. series hybrid electric vehicles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • B60L58/12—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries responding to state of charge [SoC]
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L7/00—Electrodynamic brake systems for vehicles in general
    • B60L7/10—Dynamic electric regenerative braking
    • B60L7/14—Dynamic electric regenerative braking for vehicles propelled by ac motors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L7/00—Electrodynamic brake systems for vehicles in general
    • B60L7/22—Dynamic electric resistor braking, combined with dynamic electric regenerative braking
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/62—Hybrid vehicles
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries

Definitions

  • An electric drive vehicle the invention relates to a vehicle having an electric drive or a hybrid drive, comprising an electric machine and Ma ⁇ an electrochemical and / or electro-static memory, according to the preamble of the main claim.
  • the electric machine is not only as an electric motor for propelling the vehicle be ⁇ drivable, but also as a generator for braking the vehicle, wherein the provided for supplying power to the electrical machine accumulator can be charged as a generator by these during operation of the electrical machine , Characterized primarily intended as the engine of the vehicle electrical ⁇ specific machine can be used as an engine brake when the accelerator ⁇ generating delayed or when traveling downhill Accelerati a ⁇ supply of the vehicle is to be prevented or limited.
  • a kinetic energy of the vehicle is converted back into electrical energy by the electric machine now operating as a generator, which can be stored, at least in large part, as chemical energy in the electrochemical and / or electrostatic accumulator, to be re-used later for the drive the vehicle to be available.
  • the energy can only be injected into the memory typically given by a battery until it is full or as long as an operating strategy considers this to be favorable for the memory.
  • the energy usually can not be in the memory vomit ⁇ chert, but only with a limited by the memory maximum power at any desired speed.
  • the conventional brakes must then be designed so powerful that they can decelerate the vehicle if necessary alone with egg ⁇ ner sufficiently high deceleration, which brings a disadvantageous high mass of the brakes with it. Both this additional mass and the limited use of the kinetic energy to be degraded during braking result in a disadvantageous limitation of a range of exclusively electrically driven vehicles or hybrid drive vehicles according to the prior art.
  • the invention is thus based on the object Over measures ⁇ with which this vehicle is specified can be extended the range of a vehicle equipped with an electric drive or a hybrid drive vehicle at a given storage capacity of an electrochemical and / or electro-static memory.
  • the proposed vehicle has a control unit which is set up to supply an output power of the electric machine in its operation as generator alternatively or in addition to the electrical storage to at least one other consumer, the electric machine of the vehicle can still be used as an engine brake. det, when the output of the then operating as a generator electric machine exceeds a maximum allowable for a charging operation of the electrical memory or when the memory is already fully charged. Therefore, this vehicle requires either no forth ⁇ conventional mechanical brakes in which kinetic energy is dissipated through friction, or can at least auskom- men with smaller and therefore more easily executed mechanical brakes. This already has a positive effect on the range of the vehicle.
  • Memory can be achieved, whereby a larger proportion of the electric energy storable there for the propulsion of the vehicle is available and therefore again the range of the vehicle can be increased.
  • the vehicle has a measurement ⁇ determination device a state of charge of the electrochemical ⁇ mix and / or electrostatic memory, wherein the control unit is arranged in this case, the output ⁇ power of the electrical machine during its operation as an overall erator in response to the thus determined state of charge to a lesser or greater proportion or exclusively to the memory or the at least one other consumer.
  • control unit preferably in particular ⁇ sondere programmed or configured such that the output exclusively the at least one other consumer power is supplied if the determined state of charge with the measuring device a defined maximum value over-writing ⁇ tet.
  • This maximum value does not necessarily have to be constant but may also be defined in dependence on other variables and, for example, be time-dependent corresponding to one for the electrochemical
  • the vehicle also has a measuring device for determining the output power of the electric machine when operating as a generator or a portion of this output power supplied to the memory.
  • the control unit may beneficially ⁇ manner, for example by a corresponding Prog ⁇ ramm ist also be adapted so rata to supply the output power at a transgression of a power threshold value the at least one further consumer that the power supplied to the electrical storage portion to the power threshold value does not exceed. It has been said applies to the Leis ⁇ processing the threshold for the maximum value of the charge state before accordingly.
  • control unit may be adapted program ⁇ technically or otherwise to supply the output power of operated as a generator electrical machine only memory mentioned, if the measured state of charge below a threshold value under ⁇ and the output power does not exceed a power threshold, so that the largest possible part the electrical energy obtained during braking is later available again for propulsion of the vehicle.
  • Said consumer which can be supplied with electrical energy as an alternative or in addition to the storage, when the vehicle's electrical machine is in Braking operates as a generator, is preferably selected so ⁇ that he also fulfills a meaningful for the operation of the vehicle ⁇ full function.
  • the at least one consumer ⁇ cher for example, may be designed as a resistance load, which is one directed to supply a heating system or a heat accumulator with heat generated in the resistive load by Encrypt ⁇ lung electrical energy, wherein the heating such as a room heater of Vehicle can be.
  • a heater which can be used instead or in addition to the tempering of the electrochemical and / or electrostatic storage.
  • the resistance load is used for heating a heat accumulator, which is preferably designed as a latent heat accumulator, which in turn can serve, for example, to supply an interior heater or a conditioning device for the electrochemical and / or electrostatic accumulator. Then the converted when braking into heat energy can also be ⁇ least proportionately even at a later date ge ⁇ uses.
  • an air conditioner Alternatively or additionally, an air conditioner
  • a cooling device for the electrochemical and / or electrostatic accumulator may be provided as a consumer that can be supplied with energy by the electric machine, so that the energy obtained during braking can also be used for cooling.
  • This can once again have an advantageous effect on the range of the vehicle because electrochemical storage devices typically achieve a longer service life at low temperatures and the cooling precludes the possibility of thermal runaway.
  • a conditioning device for the electrochemical and / or electrostatic store can thus be provided which can both cool and heat the electrochemical and / or electrostatic store and is adapted to this purpose Temperature of the electrochemical and / or electrostatic storage to an optimal value for the operating strategy of the memory value.
  • This conditioning device or another cooling device or the air conditioning system of the vehicle can each have an electric air conditioning compressor with which good efficiency can be achieved. It is also conceivable that the air conditioning system of the vehicle can cool both a passenger compartment and the electrochemical and / or electrostatic accumulator as needed, with cooling of the electrochemical and / or electrostatic accumulator being helpful, especially at high charging powers, for its service life to extend.
  • the electrochemical and / or electrostatic storage of the vehicle can be realized in very different ways.
  • these may be one or more lead-acid batteries or double-layer capacitors, nickel-metal hydride cells, nickel-zinc cells or lithium-ion cells or even a combination of several cell types and / or a combination with double-layer capacitors.
  • the electric engine of the vehicle when driven by wheels of the vehicle, works as a ⁇ genera tor, generate AC power.
  • the further load is, for example, a simple resistance load, it can be supplied directly by the alternating current generated by the generator. In other cases, however, it may be advantageous if an AC-DC converter ⁇ wall is connected between the electric machine and the at least ei ⁇ NEN consumer.
  • the vehicle is equipped with a hybrid drive
  • this can be designed as a serial hybrid drive with an internal combustion engine and connected to the internal combustion engine and operating as a generator in a drive by the internal combustion engine second electric machine.
  • the second electric machine can be designed so that they can also be operated as a braked by the Verbrennungsmo ⁇ tor electric motor and as such forming the other one of the other consumer or consumers, which is supplied through the first-mentioned electric machine with electric power when the vehicle brakes ⁇ ge and the first-mentioned electric machine is used as a Ge ⁇ erator.
  • 1 is a schematic representation of a drive train of a vehicle with an electric drive
  • Fig. 2 in a corresponding representation, such as an electric
  • Machine of this vehicle can be operated as a generator to decelerate the vehicle
  • FIG. 3 in a corresponding representation of a drive train of a vehicle with a serial hybrid ⁇ drive
  • FIG. 4 in a representation corresponding to FIG. 3 a
  • FIG. 1 various components of a vehicle are shown with an electric drive. Shown are in particular ⁇ special two driven wheels 1, a reduction gear 2, an electric machine 3 and an electrochemical
  • the memory 4 may be, for example, a lead-acid battery or a battery of nickel-metal hydride cells, nickel-zinc cells or lithium-ion cells. A combination of several different cell types is possible. In other embodiments, other electrochemical and / or electrostatic storage 4 may be used instead, for example, double-layer capacitors. A combination of double-layer capacitors and cells is also possible.
  • the electrochemical and / or electrostatic accumulator 4 can be charged via a charging device 5, which is likewise shown in FIG. 1 and designed as an AC-DC converter, which can be connected to a power supply system for this purpose.
  • the electric machine 3 can be operated to propel the vehicle as an electric motor, for which purpose it is supplied with electricity by the electrochemical and / or electrostatic store 4.
  • a converter 6 is connected between the memory 4 and the electric machine 3, which operates as a DC ⁇ current AC converter.
  • the electric machine 3 then drives the wheels 1.
  • the vehicle can also be braked by the electric ⁇ machine 3 is operated as a generator, which is then driven by the wheels 1 via the now translationally acting Reduk ⁇ tion transmission 2.
  • generation tor operating electric machine 3 recharge particular the SpeI ⁇ cher 4, so that at least a part of a degraded during braking kinetic energy of the vehicle in the memory 4 is stored as electrical energy and then is back to the propulsion of the vehicle available ,
  • the generated electric energy at a deceleration of the vehicle by the elekt ⁇ generic machine 3 will also be used effectively when a state of charge of the memory 4 has reached a defined maximum or when a maximum permissible for the memory 4 charging power is exceeded, the vehicle adapted to ⁇ additionally to the memory 4, other loads of the vehicle can be supplied during operation of the electric machine 3 as genes ⁇ rator by this power or alternatively.
  • Two DIE ser consumers are shown in Fig. 2, namely, a resistive load 7 and an air conditioning system 8.
  • the abutment ⁇ stand load 7 is set up to a room heater 9 and a latent heat accumulator 10 with which the vehicle becames- is tattet to provide with heat, which is generated in the resistance ⁇ load 7 by converting electrical energy. Further, if required, the heat generated in the resistive load 7 can also be used for battery conditioning by supplying it to the reservoir 4 when its temperature is below an optimum value.
  • the stored in the latent heat insula ⁇ PEICHER 10 energy can, if required beispielswei ⁇ se êtraumhei the Zung 9 are supplied when the load resistor 7 does not generate heat.
  • the air conditioning system 8 has a DC air-conditioning compressor, wherein the converter 6 operating as an AC-DC converter when the vehicle is decelerating is connected between the electric machine 3 and the air conditioning system 8. Namely, the electric machine 3 generates
  • the air conditioner 8 can not only be used for cooling a passenger compartment of the vehicle and thereby the
  • Certainlyhe tion tion 9 complement, but also act as a cooling device for the memory 4 for battery conditioning, when the temperature of the memory 4 is above an optimum value.
  • heat flows are illustrated ⁇ by white arrows, while flows of electric power, as well as in the other figures, by hatched arrows and flows mecha nical energy ⁇ by black arrows ausg hypochllte illus- are light.
  • the vehicle In order to control an electrical output power of the electric machine 3 and thus a braking power of the electric machine 3 in its operation as a generator, the vehicle has a control unit 11, which is also set up, the electrical output power to the memory 4 and the various distribute additional consumers.
  • the control unit 11 in this case comprises a measuring device for 1
  • the control unit 11 is now set up in terms of programming, the output power of the electric machine 3 in its operation as a generator in response to output signals of said measuring device and in particular as a function of the measured state of charge of the memory 4 to a smaller or larger proportion or exclusively the memory 4 or other consumers, so the resistance load 7 and / or the air conditioning 8 supply.
  • the control unit 11 is programmed insbeson ⁇ wider so that the output electric power of the electric machine 3 is exclusively supplied to the memory 4, if the measured state of charge falls below a threshold ⁇ value and the output power tungsschwellenswert a performance does not exceed that the output ⁇ performance however, only the other consumers, un- ter which the resistive load 7 and the air conditioner is 8, is supplied when the measured charge state exceeds ei ⁇ nen defined maximum value. Further, the control unit 11 is so arranged that the electric From ⁇ output power of the electric machine 3, so pro rata to the said further Ver ⁇ sumers during its operation as a generator, if it exceeds the power threshold mentioned that the electrochemical and / or
  • electrostatic accumulator 4 supplied proportion of the output power does not exceed the power threshold.
  • FIGS. 1 and 2 The basis of FIGS. 1 and 2 described characteristics can of course also be realized in a vehicle with hybrid drive, which also has an internal combustion engine in addition to the electric drive.
  • An example of a drive train of such a vehicle is illustrated in FIG. 3, wherein recurring features, as in FIG. 4, are again provided with the same reference numerals.
  • the vehicle is equipped with a serial hybrid drive comprising, in addition to the electric machine 3, an internal combustion engine 12 and a second electric machine 13 connected to a crankshaft of the internal combustion engine 12, which operates as a generator when driven by the engine 12 , An electrical output power of the second electric machine 13 can then be used to supply the electric machine 3, if it operates to propel the vehicle as an electric motor and a supply through the electrochemical and / or electrostatic store 4 is insufficient.
  • the internal combustion engine 12 drives the wheels 1 of the vehicle in this hybrid powertrain so not directly, but serves a range extension by recharging the electrochemical and / or electrostatic accumulator 4, while the wheels 1 even during operation of the internal combustion engine 12 ⁇ by the electric machine driven ⁇ who.
  • FIG. 4 illustrates how the internal combustion engine 12, in conjunction with the second electric machine 13 which now operates as the electric motor, can serve as an energy sink for an engine brake of the vehicle when the electric storage 4 is completely charged or a maximum charging power has been exhausted and is exceeded by an electrical output of the working as a generator during braking electric machine 3.
  • the second electric machine 13 forms the other Ver ⁇ consumers or one of the other consumer, the output power of the electric machine 3 is supplied during its operation as a generator, alternatively or additionally to the electro-chemical and / or electrostatic storage. 4
  • the distribution of this output power of the electric machine 3 between the electrochemical and / or electrostatic storage 4 and the second electric machine 13 and optionally other consumers is also carried out here again by the appropriately program-technically established control unit 11. If the output power for braking the 1
  • Vehicle is at least partially supplied to the second electric machine 13, this drives the engine 12, by which it is then braked.
  • This also on long journeys sufficient braking performance realized Siert can, downhill, be without additional components must be installed in the driving ⁇ convincing that are not, or not used for any other conceivable operating situations in this measure, such as additional load resistors or ⁇ dimensioned mechanical brakes.
  • additional use of the internal combustion engine with the second electric machine 13 as a motor brake therefore, a Ge ⁇ felmasse of the vehicle can be reduced.
  • the powertrain contains in vehicles of the last-described type so at least two electric machines 3 and 13, one of which is mechanically coupled to the engine 12 and the other with the driven wheels 1.
  • a maximum charging power of the battery serving as a storage 4 is exhausted, to convert excess braking energy or braking power into heat via a load resistor, it can therefore be converted back into kinetic energy via the electric machine 13, which usually serves as a generator, so that the internal combustion engine 12, which forms a range extender with the second electric machine 13, is driven by the now working as an electric motor electric machine 13 and thereby initially accelerated against its moment of inertia be ⁇ . Since the internal combustion engine 12 and the second electric machine 13, which serve as an energy sink, are in any case on board the vehicle, these measures ⁇ men do not cause extra weight and no additional costs.
  • the temperature in the passenger compartment for charging of heat storage or for conditioning the temperature of the electrochemical and / or electro-static memory 4 can be used in a load resistance heat released for example for condi tioning ⁇ .
  • the excess Ener ⁇ energy can also be used alternatively or additionally as needed for operation of the air conditioner 8 here, which is preferably embodied as an air compressor, but also a mechanical coupling is conceivable.
  • the air conditioner 8 can cool both the passenger compartment and the battery as needed.
  • the use of the heat at a load resistor and the excess electrical energy can also be provided for other hybrid vehicles, eg for those with a parallel or power-split drive.
  • the proposed measure can then be a power extraction from the elektroche ⁇ mixing and / or electrostatic memory can be avoided, which increases the range of the vehicle, because the memory undergoes a lower load.

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Fahrzeug mit einem elektrischen Antrieb oder Hybridantrieb, das eine elektrische Maschine (3) und einen elektrochemischen und/oder elektrostatischen Speicher (4) aufweist, wobei die elektrische Maschine (3) zum Vortrieb des Fahrzeugs als Elektromotor und zum Bremsen des Fahrzeugs als Generator betreibbar ist und wobei der zur Stromversorgung der elektrischen Maschine (3) vorgesehene elektrochemische und/oder elektrostatische Speicher (4) bei einem Betrieb der elektrischen Maschine (3) als Generator durch diese aufladbar ist, wobei das Fahrzeug ferner eine Steuereinheit (11) aufweist, die eingereichtet ist, eine Ausgangsleistung der elektrischen Maschine (3) bei deren Betrieb als Generator alternativ oder zusätzlich mindestens einem anderen Verbraucher zuzuführen.

Description

Beschreibung
Fahrzeug mit elektrischem Antrieb Die Erfindung betrifft ein Fahrzeug mit einem elektrischen Antrieb oder einem Hybridantrieb, das eine elektrische Ma¬ schine und einen elektrochemischen und/oder elektrostatischen Speicher aufweist, nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs. Bei einem derartigen Fahrzeug ist die elektrische Maschine nicht nur als Elektromotor zum Vortrieb des Fahrzeugs be¬ treibbar, sondern auch als Generator zum Bremsen des Fahrzeugs, wobei der zur Stromversorgung der elektrischen Maschine vorgesehene Speicher bei einem Betrieb der elektrischen Maschine als Generator durch diese aufladbar ist. Dadurch kann die primär als Motor des Fahrzeugs vorgesehene elektri¬ sche Maschine als Motorbremse genutzt werden, wenn das Fahr¬ zeug verzögert oder bei einer Fahrt bergab eine Beschleuni¬ gung des Fahrzeugs verhindert oder begrenzt werden soll. Da- bei wird eine kinetische Energie des Fahrzeugs durch die jetzt als Generator arbeitende elektrische Maschine wieder in elektrische Energie gewandelt, die zumindest zu einem großen Teil als chemische Energie in dem elektrochemischen und/oder elektrostatischen Speicher gespeichert werden kann, um später wieder für den Antrieb des Fahrzeugs zur Verfügung zu stehen.
Die Energie kann jedoch nur so lange in den typischerweise durch eine Batterie gegebenen Speicher eingespeist werden, bis dieser voll ist oder solange eine Betriebsstrategie dies als für den Speicher günstig erachtet. Auch kann die Energie in der Regel nicht beliebig schnell in dem Speicher gespei¬ chert werden, sondern nur mit einer durch den Speicher begrenzten Maximalleistung. Dadurch sind einer Benutzung der elektrischen Maschine als Motorbremse bei gattungsgemäßen Fahrzeugen nach dem Stand der Technik Grenzen gesetzt. Will man dagegen eine höhere Bremsleistung realisieren oder kinetische Energie über eine Speicherkapazität des elektrochemi¬ schen und/oder elektrostatischen Speichers hinaus abbauen, so sind dafür bei aus dem Stand der Technik bekannten Fahrzeugen zusätzlich herkömmliche Bremsen erforderlich. Das bringt den Nachteil mit sich, dass die kinetische Energie verloren geht und nicht mehr in anderer Form genutzt werden kann. Auch müs- sen die herkömmlichen Bremsen dann so leistungsfähig ausgeführt sein, dass sie das Fahrzeug nötigenfalls allein mit ei¬ ner hinreichend hohen Verzögerung abbremsen können, was eine nachteilig hohe Masse der Bremsen mit sich bringt. Sowohl diese zusätzliche Masse als auch die nur begrenzte Nutzung der bei einer Bremsung abzubauenden kinetischen Energie führen zu einer nachteiligen Begrenzung einer Reichweite von ausschließlich elektrisch angetriebenen Fahrzeugen oder Fahrzeugen mit Hybridantrieb nach dem Stand der Technik. Der Erfindung liegt also die Aufgabe zugrunde, Maßnahmen vor¬ zuschlagen, mit denen die Reichweite eines mit einem elektrischen Antrieb oder einem Hybridantrieb ausgestatteten Fahrzeugs bei gegebener Speicherkapazität eines elektrochemischen und/oder elektrostatischen Speichers dieses Fahrzeugs vergrö- ßert werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Fahrzeug mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Hauptans- pruchs . Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterentwicklungen der Erfindung ergeben sich mit den Merkmalen der Unteransprüche .
Dadurch, dass das vorgeschlagene Fahrzeug eine Steuereinheit aufweist, die eingerichtet ist, eine Ausgangsleistung der elektrischen Maschine bei deren Betrieb als Generator alternativ oder zusätzlich zu dem elektrischen Speicher mindestens einem anderen Verbraucher zuzuführen, kann die elektrische Maschine des Fahrzeugs auch dann noch als Motorbremse verwen- det werden, wenn die Ausgangsleistung der dann als Generator arbeitenden elektrischen Maschine ein für einen Ladevorgang des elektrischen Speichers zulässiges Maximum überschreitet oder wenn der Speicher bereits vollständig aufgeladen ist. Daher benötigt dieses Fahrzeug entweder überhaupt keine her¬ kömmlichen mechanischen Bremsen, bei denen kinetische Energie durch Reibung abgebaut wird, oder kann zumindest mit kleiner und daher leichter ausgeführten mechanischen Bremsen auskom- men. Das wirkt sich bereits positiv auf eine Reichweite des Fahrzeugs aus. Ein zusätzlicher Vorteil ergibt sich dadurch, dass auch bei einer Überschreitung der durch die Kapazität oder die höchst zulässige Ladeleistung des elektrischen Speichers bedingten Grenze die beim Bremsen abgebaute kinetische Energie nicht verloren geht, sondern nach ihrer Umwandlung in elektrische Energie in dem mindestens einen anderen Verbrau¬ cher genutzt werden kann. Dadurch kann wiederum ein Bedarf dieses Verbrauchers an durch den elektrischen Speicher zur Verfügung gestellter elektrischer Energie reduziert oder eine völlige Unabhängigkeit des Verbrauchers vom elektrischen
Speicher erreicht werden, womit ein größerer Anteil der dort speicherbaren elektrischen Energie für den Vortrieb des Fahrzeugs zur Verfügung steht und daher wieder die Reichweite des Fahrzeugs erhöht werden kann.
Damit ein möglichst großer Anteil der bei einer Bremsung des Fahrzeugs abgebauten kinetischen Energie in Form elektrischer Energie im Speicher des Fahrzeugs gespeichert werden und spä¬ ter wieder für einen Vortrieb des Fahrzeugs zur Verfügung stehen kann, weist das Fahrzeug vorzugsweise auch eine Mess¬ vorrichtung zur Bestimmung eines Ladezustands des elektroche¬ mischen und/oder elektrostatischen Speichers auf, wobei die Steuereinheit in diesem Fall eingerichtet ist, die Ausgangs¬ leistung der elektrischen Maschine bei deren Betrieb als Ge- nerator in Abhängigkeit von dem damit bestimmten Ladezustand zu einem kleineren oder größeren Anteil oder ausschließlich dem Speicher oder dem mindestens einen anderen Verbraucher zuzuführen. Dabei ist die Steuereinheit vorzugsweise insbe¬ sondere so programmiert oder eingerichtet, dass die Ausgangs- leistung ausschließlich dem mindestens einen anderen Verbraucher zugeführt wird, wenn der mit der Messvorrichtung bestimmte Ladezustand einen definierten Maximalwert überschrei¬ tet. Dieser Maximalwert muss dabei nicht unbedingt konstant sein, sondern kann unter Umständen auch in Abhängigkeit von anderen Größen definiert werden und beispielsweise zeitabhängig sein entsprechend einer für den elektrochemischen
und/oder elektrostatischen Speicher vorteilhaften Betriebs- Strategie.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist das Fahrzeug auch eine Messvorrichtung zum Bestimmen der Ausgangsleistung der elektrischen Maschine bei deren Betrieb als Generator oder eines dem Speicher zugeführten Anteils dieser Ausgangsleistung auf. Dann kann die Steuereinheit in vorteil¬ hafter Weise, beispielsweise durch eine entsprechende Prog¬ rammierung, auch dazu eingerichtet sein, die Ausgangsleistung bei einer Überschreitung eines Leistungsschwellenwerts so an- teilig dem mindestens einen weiteren Verbraucher zuzuführen, dass der dem elektrischen Speicher zugeführte Anteil den Leistungsschwellenwert nicht überschreitet. Für den Leis¬ tungsschwellenwert gilt dabei das zuvor für den Maximalwert des Ladezustands Gesagte entsprechend. Dadurch kann wieder erreicht werden, dass ein größtmöglicher Anteil der durch die elektrische Maschine bei einer Bremsung erzeugten elektrischen Energie in dem elektrochemischen und/oder elektrostatischen Speicher gespeichert werden kann und die Ladeleistung des elektrochemischen und/oder elektrostatischen Speichers dabei auf einen für den Speicher günstigen Wert beschränkt werden kann. Andererseits kann die Steuereinheit programm¬ technisch oder auf andere Weise dazu eingerichtet sein, die Ausgangsleistung der als Generator betriebenen elektrischen Maschine ausschließlich dem genannten Speicher zuzuführen, wenn der gemessene Ladezustand einen Schwellenwert unter¬ schreitet und die Ausgangsleistung einen Leistungsschwellenwert nicht überschreitet, damit ein größtmöglicher Teil der bei einer Bremsung gewonnenen elektrischen Energie später wieder für einen Vortrieb des Fahrzeugs zur Verfügung steht.
Der genannte Verbraucher, der alternativ oder zusätzlich zu dem Speicher mit elektrischer Energie versorgt werden kann, wenn die elektrische Maschine des Fahrzeugs bei dessen Ab- bremsung als Generator arbeitet, wird vorzugsweise so ge¬ wählt, dass auch er eine für den Betrieb des Fahrzeugs sinn¬ volle Funktion erfüllt. So kann der mindestens eine Verbrau¬ cher z.B. als Widerstandslast ausgeführt sein, die dazu ein- gerichtet ist, eine Heizung oder einen Wärmespeicher mit Wärme zu versorgen, die in dieser Widerstandslast durch Umwand¬ lung elektrischer Energie entsteht, wobei die Heizung z.B. eine Innenraumheizung des Fahrzeugs sein kann. Denkbar wäre aber auch eine Heizung, die stattdessen oder zusätzlich zum Temperieren des elektrochemischen und/oder elektrostatischen Speichers verwendet werden kann. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Widerstandslast zum Heizen eines vorzugsweise als Latentwärmespeicher ausgeführten Wärmespeichers dient, der seinerseits z.B. zur Versorgung einer Innenraumheizung oder einer Konditioniereinrichtung für den elektrochemischen und/oder elektrostatischen Speicher dienen kann. Dann kann die bei einer Bremsung in Wärme umgewandelte Energie auch zu¬ mindest anteilig auch noch zu einem späteren Zeitpunkt ge¬ nutzt werden.
Alternativ oder zusätzlich kann auch eine Klimaanlage
und/oder eine Kühleinrichtung für den elektrochemischen und/oder elektrostatischen Speicher als durch die elektrische Maschine mit Energie versorgbarer Verbraucher vorgesehen sein, damit die beim Bremsen gewonnene Energie auch zum Kühlen verwendet werden kann. Das kann sich wieder vorteilhaft auf die Reichweite des Fahrzeugs auswirken, weil elektroche¬ mische Speicher typischerweise bei niedrigen Temperaturen höhere Gebrauchsdauer erreichen und die Kühlung das mögliche thermische Durchgehen ausschließt. Um sicherzustellen, dass der elektrochemische Speicher stets optimal temperiert ist, kann also insbesondere eine Konditioniereinrichtung für den elektrochemischen und/oder elektrostatischen Speicher vorgesehen sein, die den elektrochemischen und/oder elektrostati- sehen Speicher sowohl kühlen als auch heizen kann und dazu eingerichtet ist, eine Temperatur des elektrochemischen und/oder elektrostatischen Speichers auf einen für die Betriebsstrategie des Speichers optimalen Wert zu regeln. Zum Kühlen kann diese Konditioniereinrichtung oder eine andere Kühleinrichtung oder die Klimaanlage des Fahrzeugs jeweils einen elektrischen Klimakompressor aufweisen, mit dem sich ein guter Wirkungsgrad realisieren lässt. Es ist auch denk- bar, dass die Klimaanlage des Fahrzeugs je nach Bedarf sowohl einen Fahrgastinnenraum als auch den elektrochemischen und/oder elektrostatischen Speicher kühlen kann, wobei gerade bei hohen Ladeleistungen eine Kühlung des elektrochemischen und/oder elektrostatischen Speichers hilfreich ist, um dessen Lebensdauer zu verlängern.
Der elektrochemische und/oder elektrostatische Speicher des Fahrzeugs kann in ganz unterschiedlicher Weise realisiert sein. Beispielsweise kann es sich dabei um eine oder mehrere Bleibatterien handeln oder um Doppelschichtkondensatoren, Nickel-Metallhydrid-Zellen, Nickel-Zink-Zellen oder Lithium- Ionen-Zellen oder auch um eine Kombination aus mehreren Zellentypen und/oder auch eine Kombination mit Doppelschichtkondensatoren .
Typischerweise wird die elektrische Maschine des Fahrzeugs, wenn sie, durch Räder des Fahrzeugs angetrieben, als Genera¬ tor arbeitet, Wechselstrom erzeugen. Sofern es sich bei dem weiteren Verbraucher z.B. um eine einfache Widerstandslast handelt, kann diese direkt durch den vom Generator erzeugten Wechselstrom versorgt werden. In anderen Fällen dagegen kann es vorteilhaft sein, wenn ein Wechselstrom-Gleichstrom-Wand¬ ler zwischen die elektrische Maschine und den mindestens ei¬ nen Verbraucher geschaltet ist.
Sofern das Fahrzeug mit einem Hybridantrieb ausgestattet ist, kann dieser als serieller Hybridantrieb mit einem Verbrennungsmotor und einer mit dem Verbrennungsmotor verbundenen und bei einem Antrieb durch den Verbrennungsmotor als Genera- tor arbeitenden zweiten elektrischen Maschine ausgeführt sein. In diesem Fall kann die zweite elektrische Maschine so ausgeführt sein, dass sie auch als durch den Verbrennungsmo¬ tor gebremster Elektromotor betreibbar ist und als solcher den anderen Verbraucher oder einen der anderen Verbraucher bildet, der durch die zuerst genannte elektrische Maschine mit elektrischer Energie versorgt wird, wenn das Fahrzeug ge¬ bremst und die erstgenannte elektrische Maschine dazu als Ge¬ nerator benutzt wird.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Figuren 1 bis 4 erläutert. Es zeigt
Fig. 1 in schematischer Darstellung einen Antriebsstrang eines Fahrzeugs mit einem elektrischen Antrieb,
Fig. 2 in entsprechender Darstellung, wie eine elektrische
Maschine dieses Fahrzeugs als Generator betrieben werden kann, um das Fahrzeug abzubremsen,
Fig. 3 in einer entsprechenden Darstellung einen Antriebsstrang eines Fahrzeugs mit einem seriellen Hybrid¬ antrieb, und
Fig. 4 in einer der Fig. 3 entsprechenden Darstellung eine
Funktionsweise einer Motorbremse dieses Fahrzeugs.
In Fig. 1 sind verschiedene Komponenten eines Fahrzeugs mit einem elektrischen Antrieb gezeigt. Dargestellt sind insbe¬ sondere zwei angetriebene Räder 1, ein Reduktionsgetriebe 2, eine elektrische Maschine 3 und ein elektrochemischer
und/oder elektrostatischer Speicher 4 dieses Fahrzeugs. Bei dem Speicher 4 kann es sich z.B. um eine Bleibatterie oder um eine Batterie von Nickel-Metallhydrid-Zellen, Nickel-Zink- Zellen oder Lithium-Ionen-Zellen handeln. Auch eine Kombination aus mehreren verschiedenen Zellentypen ist möglich. Bei anderen Ausführungen können stattdessen auch andere elektrochemische und/oder elektrostatische Speicher 4 zum Einsatz kommen, beispielsweise Doppelschichtkondensatoren. Auch eine Kombination aus Doppelschichtkondensatoren und Zellen ist möglich . Bei einem Stillstand des Fahrzeugs kann der elektrochemische und/oder elektrostatische Speicher 4 über ein in Fig. 1 ebenfalls dargestelltes, als Wechselstrom-Gleichstrom-Wandler ausgeführtes Ladegerät 5 aufgeladen werden, das dazu an ein Stromnetz anschließbar ist.
Die elektrische Maschine 3 kann zum Vortrieb des Fahrzeugs als Elektromotor betrieben werden, wofür sie vom elektrochemischen und/oder elektrostatischen Speicher 4 mit Strom ver- sorgt wird. Dazu ist ein Wandler 6 zwischen den Speicher 4 und die elektrische Maschine 3 geschaltet, der als Gleich¬ strom-Wechselstrom-Wandler arbeitet. Über das Reduktionsgetriebe 2 treibt die elektrische Maschine 3 dann die Räder 1 an .
Das Fahrzeug kann ferner abgebremst werden, indem die elekt¬ rische Maschine 3 als Generator betrieben wird, der dann durch die Räder 1 über das jetzt übersetzend wirkende Reduk¬ tionsgetriebe 2 angetrieben wird. Dabei kann die als Genera- tor arbeitende elektrische Maschine 3 insbesondere den Spei¬ cher 4 aufladen, so dass zumindest ein Teil einer beim Bremsen abgebauten kinetischen Energie des Fahrzeugs im Speicher 4 als elektrische Energie gespeichert wird und später wieder zum Vortrieb des Fahrzeugs zur Verfügung steht.
Damit die bei einem Abbremsen des Fahrzeugs durch die elekt¬ rische Maschine 3 erzeugte elektrische Energie auch dann sinnvoll genutzt wird, wenn ein Ladezustand des Speichers 4 ein definiertes Maximum erreicht hat oder wenn eine für den Speicher 4 höchst zulässige Ladeleistung überschritten wird, ist das Fahrzeug so eingerichtet, dass alternativ oder zu¬ sätzlich zu dem Speicher 4 auch andere Verbraucher des Fahrzeugs bei einem Betrieb der elektrischen Maschine 3 als Gene¬ rator durch diese mit Strom versorgt werden können. Zwei die- ser Verbraucher sind in Fig. 2 dargestellt, nämlich eine Widerstandslast 7 und eine Klimaanlage 8. Dabei ist die Wider¬ standslast 7 dazu eingerichtet, eine Innenraumheizung 9 und einen Latentwärmespeicher 10, mit denen das Fahrzeug ausges- tattet ist, mit Wärme zu versorgen, die in der Widerstands¬ last 7 durch Umwandlung elektrischer Energie erzeugt wird. Ferner kann die in der Widerstandslast 7 erzeugte Wärme bei Bedarf auch zur Batteriekonditionierung verwendet werden, in- dem sie dem Speicher 4 zugeführt wird, wenn dessen Temperatur unterhalb eines optimalen Werts liegt. Die im Latentwärmes¬ peicher 10 gespeicherte Energie kann bei Bedarf beispielswei¬ se der Innenraumhei zung 9 zugeführt werden, wenn die Widerstandslast 7 keine Wärme erzeugt.
Die Klimaanlage 8 weist einen mit Gleichstrom betriebenen Klimakompressor auf, wobei der beim Abbremsen des Fahrzeugs als Wechselstrom-Gleichstromwandler arbeitende Wandler 6 zwischen die elektrische Maschine 3 und die Klimaanlage 8 ge- schaltet ist. Die elektrische Maschine 3 erzeugt nämlich
Wechselstrom, wenn sie als Generator arbeitet, weshalb auch ein Aufladen des Speichers 4 über den Wandler 6 erfolgt, wenn der Speicher 4 durch die elektrische Maschine 3 aufgeladen wird. Die Klimaanlage 8 kann nicht nur zur Kühlung eines Fahrgastraums des Fahrzeugs verwendet werden und dabei die
Innenraumhei zung 9 ergänzen, sondern auch als Kühleinrichtung für den Speicher 4 fungieren zur Batteriekonditionierung, wenn die Temperatur des Speichers 4 oberhalb eines optimalen Werts liegt.
In Fig. 2 sind Wärmeströme durch weiße Pfeile veranschau¬ licht, während Ströme elektrischer Energie, wie auch in den anderen Figuren, durch schraffierte Pfeile und Ströme mecha¬ nischer Energie durch schwarz ausgfüllte Pfeile veranschau- licht sind.
Um eine elektrische Ausgangsleistung der elektrischen Maschine 3 und damit eine Bremsleistung der elektrischen Maschine 3 bei deren Betrieb als Generator zu steuern, weist das Fahr- zeug eine Steuereinheit 11 auf, die auch dazu eingerichtet ist, die elektrische Ausgangsleistung auf den Speicher 4 und die verschiedenen weiteren Verbraucher zu verteilen. Die Steuereinheit 11 umfasst dabei eine Messvorrichtung zur Be- 1
Stimmung eines Ladezustands des elektrochemischen und/oder elektrostatischen Speichers 4 sowie zum Bestimmen der Ausgangsleistung der elektrischen Maschine 3 bei deren Betrieb als Generator und zur Bestimmung eines dem Speicher 4 zuge- führten Anteils dieser Ausgangsleistung. Die Steuereinheit 11 ist nun programmtechnisch eingerichtet, die Ausgangsleistung der elektrischen Maschine 3 bei deren Betrieb als Generator in Abhängigkeit von Ausgangssignalen der genannten Messvorrichtung und insbesondere in Abhängigkeit von dem gemessenen Ladezustand des Speichers 4 zu einem kleineren oder größeren Anteil oder ausschließlich dem Speicher 4 oder den anderen Verbrauchern, also der Widerstandslast 7 und/oder der Klimaanlage 8 zuzuführen. Dabei ist die Steuereinheit 11 insbeson¬ dere so programmiert, dass die elektrische Ausgangsleistung der elektrischen Maschine 3 ausschließlich dem Speicher 4 zugeführt wird, wenn der gemessene Ladezustand einen Schwellen¬ wert unterschreitet und die Ausgangsleistung einen Leis- tungsschwellenswert nicht überschreitet, dass die Ausgangs¬ leistung dagegen ausschließlich den anderen Verbrauchern, un- ter denen sich die Widerstandslast 7 und die Klimaanlage 8 befindet, zugeführt wird, wenn der gemessene Ladezustand ei¬ nen definierten Maximalwert überschreitet. Ferner ist die Steuereinheit 11 so eingerichtet, dass die elektrische Aus¬ gangsleistung der elektrischen Maschine 3 bei deren Betrieb als Generator, sofern sie den genannten Leistungsschwellenwert überschreitet, so anteilig den genannten weiteren Ver¬ brauchern zugeführt wird, dass der dem elektrochemischen und/oder
elektrostatischen Speicher 4 zugeführte Anteil der Ausgangs- leistung den Leistungsschwellenwert nicht überschreitet.
Die anhand der Fign. 1 und 2 beschriebenen Merkmale können selbstverständlich auch bei einem Fahrzeug mit Hybridantrieb realisiert sein, das zusätzlich zu dem elektrischen Antrieb auch einen Verbrennungsmotor aufweist. Ein Beispiel für einen Antriebsstrang eines solchen Fahrzeugs ist in Fig. 3 veranschaulicht, wobei wiederkehrende Merkmale, wie auch in Fig. 4, wieder mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind. In diesem Fall ist das Fahrzeug mit einem seriellen Hybridantrieb ausgestattet, der zusätzlich zu der elektrischen Maschine 3 einen Verbrennungsmotor 12 und eine mit einer Kurbelwelle des Verbrennungsmotor 12 verbundene zweite elektri- sehe Maschine 13 umfasst, die als Generator arbeitet, wenn sie vom Verbrennungsmotor 12 angetrieben wird. Eine elektrische Ausgangsleistung der zweiten elektrischen Maschine 13 kann dann zur Versorgung der elektrischen Maschine 3 verwendet werden, wenn diese zum Vortrieb des Fahrzeugs als Elekt- romotor arbeitet und eine Versorgung durch den elektrochemischen und/oder elektrostatischen Speicher 4 nicht ausreicht. Der Verbrennungsmotor 12 treibt die Räder 1 des Fahrzeugs bei diesem Hybridantriebsstrang also nicht direkt an, sondern dient einer Reichweitenverlängerung durch Nachladung des elektrochemischen und/oder elektrostatischen Speichers 4, während die Räder 1 auch bei einem Betrieb des Verbrennungs¬ motors 12 durch die elektrische Maschine 3 angetrieben wer¬ den . In Fig. 4 ist veranschaulicht, wie der Verbrennungsmotor 12 in Verbindung mit der jetzt als Elektromotor arbeitenden zweiten elektrischen Maschine 13 als Energiesenke für eine Motorbremse des Fahrzeugs dienen kann, wenn der elektrische Speicher 4 vollständig aufgeladen ist oder eine höchstzuläs- sige Ladeleistung ausgeschöpft ist und von einer elektrischen Ausgangsleistung der beim Bremsen als Generator arbeitenden elektrischen Maschine 3 überschritten wird. In diesem Fall bildet die zweite elektrische Maschine 13 den anderen Ver¬ braucher oder einen der anderen Verbraucher, dem die Aus- gangsleistung der elektrischen Maschine 3 bei deren Betrieb als Generator alternativ oder zusätzlich zu dem elektrochemischen und/oder elektrostatischen Speicher 4 zugeführt wird. Die Aufteilung dieser Ausgangsleistung der elektrischen Maschine 3 zwischen dem elektrochemischen und/oder elektrosta- tischen Speicher 4 und der zweiten elektrischen Maschine 13 und gegebenenfalls weiteren Verbrauchern erfolgt auch hier wieder durch die entsprechend programmtechnisch eingerichtete Steuereinheit 11. Wenn die Ausgangsleistung zum Bremsen des 1
Fahrzeugs zumindest anteilig der zweiten elektrischen Maschine 13 zugeführt wird, treibt diese den Verbrennungsmotor 12 an, durch den sie dann gebremst wird. Dadurch kann, auch bei langen Fahrten bergab, eine ausreichende Bremsleistung reali- siert werden, ohne dass zusätzliche Komponenten in das Fahr¬ zeug eingebaut sein müssen, die für alle anderen denkbaren Betriebssituationen nicht oder nicht in diesem Maß benötigt werden, beispielsweise zusätzliche Lastwiderstände oder über¬ dimensionierte mechanische Bremsen. Durch die beschriebene zusätzliche Nutzung des Verbrennungsmotors mit der zweiten elektrischen Maschine 13 als Motorbremse kann daher eine Ge¬ samtmasse des Fahrzeugs reduziert werden.
Der Antriebsstrang enthält bei Fahrzeugen der zuletzt be- schriebenen Art also mindestens zwei elektrische Maschinen 3 und 13, von denen eine mechanisch mit dem Verbrennungsmotor 12 gekoppelt ist und die andere mit den angetriebenen Rädern 1. Statt bei voller Batterie oder in einer Situation, in der eine maximale Ladeleistung der als Speicher 4 dienenden Bat- terie ausgeschöpft ist, eine überschüssige Bremsenergie oder Bremsleistung über einen Lastwiderstand in Wärme zu wandeln, kann sie daher über die üblicherweise als Generator dienende elektrische Maschine 13 in Bewegungsenergie zurückgewandelt werden, so dass der Verbrennungsmotor 12, der mit der zweiten elektrischen Maschine 13 einen Range Extender bildet, von der jetzt als Elektromotor arbeitenden elektrischen Maschine 13 angetrieben und dabei zunächst gegen sein Trägheitsmoment be¬ schleunigt wird. Da der Verbrennungsmotor 12 und die zweite elektrische Maschine 13, die dabei als Energiesenke dienen, ohnehin an Bord des Fahrzeugs sind, verursachen diese Maßnah¬ men kein zusätzliches Gewicht und keine zusätzlichen Kosten.
Selbstverständlich können aber auch zusätzlich zu der zweiten elektrischen Maschine 13 andere Verbraucher, wie z.B. die in Fig. 2 gezeigte Widerstandslast 7 und die Klimaanlage 8, vor¬ handen sein und im Fall einer überschüssigen Bremsleistung alternativ oder zusätzlich zu dem Speicher 4 und der zweiten elektrischen Maschine 13 mit einer Ausgangsleistung der 1
elektrischen Maschine 3 versorgt werden. Auch hier kann also in einem Lastwiderstand frei werdende Wärme z.B. zur Kondi¬ tionierung der Temperatur im Fahrgastinnenraum zum Aufladen von Wärmespeichern oder zur Konditionierung der Temperatur des elektrochemischen und/oder elektrostatischen Speichers 4 genutzt werden. Ebenso kann auch hier die überschüssige Ener¬ gie alternativ oder zusätzlich je nach Bedarf auch zum Betrieb der Klimaanlage 8 verwendet werden, die bevorzugt als Klimakompressor ausgeführt ist, wobei jedoch auch eine mecha- nische Kopplung denkbar wäre. Die Klimaanlage 8 kann dabei je nach Bedarf sowohl den Fahrgastinnenraum als auch die Batterie kühlen.
Die Nutzung der Wärme an einem Lastwiderstand und der über- schüssigen elektrischen Energie kann selbstverständlich auch für andere Hybridfahrzeuge, z.B. für solche mit parallelem oder leistungsverzweigtem Antrieb, vorgesehen werden. Speziell für Elektrofahrzeuge ist aber eine effiziente Klimatisie¬ rung von hoher Bedeutung, da bei solchen Fahrzeugen nicht so- viel Energie in Form von Flüssigkraftstoff mitgeführt werden kann und auch keine permanente Wärmequelle in Form eines Ver¬ brennungsmotors zur Verfügung steht. Durch die vorgeschlagene Maßnahme kann dann eine Leistungsentnahme aus dem elektroche¬ mischen und/oder elektrostatischen Speicher vermieden werden, was die Reichweite des Fahrzeugs erhöht, weil der Speicher eine geringere Belastung erfährt. Durch die dauerhaft und mit höherer Leistung verfügbare Motorbremse kann eine Leistungs¬ auslegung eines eventuell zusätzlich vorhandenen Bremssystems nicht nur auf dem Niveau konventioneller Fahrzeug gehalten werden, sondern sogar kleiner ausfallen. Das bringt auch Kostenvorteile mit sich. Wie zusammenfassend festgestellt werden kann, werden entscheidende Vorteile erreicht durch eine Nut¬ zung der nicht in der Batterie oder im Doppelschichtkonsensa- tor speicherbaren Energie zum Wärmemanagement in Hybrid- oder Elektrofahrzeugen und gegebenenfalls durch einen Einsatz eines Verbrennungsmotors als Energiesenke für die Motorbremse bei Hybridfahrzeugen mit seriellem Hybridantrieb.

Claims

Patentansprüche
1. Fahrzeug mit einem elektrischen Antrieb oder Hybridantrieb, das eine elektrische Maschine (3) und einen elektro- chemischen und/oder elektrostatischen Speicher (4) aufweist, wobei die elektrische Maschine (3) zum Vortrieb des Fahrzeugs als Elektromotor und zum Bremsen des Fahrzeugs als Generator betreibbar ist und wobei der zur Stromversorgung der elektrischen Maschine (3) vorgesehene Speicher (4) bei einem Betrieb der elektrischen Maschine (3) als Generator durch diese aufladbar ist,
dadurch gekennzeichnet,
dass es ferner eine Steuereinheit (11) aufweist, die einge¬ richtet ist, eine Ausgangsleistung der elektrischen Maschine (3) bei deren Betrieb als Generator alternativ oder zusätzlich mindestens einem anderen Verbraucher zuzuführen.
2. Fahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es ferner eine Messvorrichtung zur Bestimmung eines Ladezustands des Speichers (4) aufweist, wobei die Steuereinheit (11) ein¬ gerichtet ist, die Ausgangsleistung der elektrischen Maschine (3) bei deren Betrieb als Generator in Abhängigkeit von dem damit bestimmten Ladezustand mit einem kleineren oder größeren Anteil oder ausschließlich dem Speicher (4) oder dem min- destens einen anderen Verbraucher zuzuführen.
3. Fahrzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (11) eingerichtet ist, die Ausgangsleistung ausschließlich dem mindestens einen anderen Verbraucher zuzu- führen, wenn der gemessene Ladezustand einen definierten Maximalwert überschreitet.
4. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass es auch eine Messvorrichtung zum Bestimmen der Ausgangsleistung der elektrischen Maschine (3) bei deren Betrieb als Generator und/oder eines dem Speicher (4) zugeführten Anteils der Ausgangsleistung aufweist, wobei die Steuereinheit (11) eingerichtet ist, die Ausgangsleistung bei einer Überschreitung eines Leistungsschwellenwerts so antei¬ lig dem mindestens einen weiteren Verbraucher zuzuführen, dass der dem Speicher (4) zugeführte Anteil den Leistungs¬ schwellenwert nicht überschreitet.
5. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (11) eingerichtet ist, die Ausgangsleistung ausschließlich dem Speicher (4) zuzuführen, wenn der gemessene Ladezustand einen Schwellenwert unter- schreitet und die Ausgangsleistung einen Leistungsschwellenwert nicht überschreitet.
6. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass es eine vorzugsweise als Innenraumheizung (9) ausgeführte Heizung und/oder einen vorzugsweise als Latent¬ wärmespeicher (10) ausgeführten Wärmespeicher aufweist, wobei der mindestens eine andere Verbraucher eine Widerstandslast (7) umfasst, die dazu eingerichtet ist, die Heizung bzw. den Wärmespeicher mit durch Umwandlung elektrischer Energie er- zeugter Wärme zu versorgen.
7. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Verbraucher eine vorzugs¬ weise mit einem Klimakompressor ausgeführte Klimaanlage (8) und/oder eine Kühleinrichtung für den Speicher (4) umfasst.
8. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass es einen seriellen Hybridantrieb mit einem Verbrennungsmotor (12) und einer mit dem Verbrennungsmotor (12) verbundenen und bei einem Antrieb durch den Verbrennungsmotor (12) als Generator arbeitenden zweiten elektrischen Maschine (13) aufweist, wobei die zweite elektrische Maschine (13) auch als durch den Verbrennungsmotor (12) gebremster Elektromotor betreibbar ist und den anderen Verbrau- eher oder einen der anderen Verbraucher bildet.
9. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Speicher (4) durch mindestens eine Blei- batterie oder durch Doppelschichtkondensatoren oder Nickel- Metallhydrid-Zellen oder Nickel-Zink-Zellen oder Lithium- Ionen-Zellen oder eine Kombination aus mehreren Zellentypen und/oder einem oder mehreren Doppelschichtkondensatoren gege- ben ist.
10. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch ge¬ kennzeichnet, dass ein Wechselstrom-Gleichstrom-Wandler zwischen die elektrische Maschine (3) und den mindestens einen Verbraucher geschaltet ist.
EP11700918A 2010-01-19 2011-01-14 Fahrzeug mit elektrischem antrieb Withdrawn EP2525994A2 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102010005022A DE102010005022A1 (de) 2010-01-19 2010-01-19 Fahrzeug mit elektrischem Antrieb
PCT/EP2011/050432 WO2011089064A2 (de) 2010-01-19 2011-01-14 Fahrzeug mit elektrischem antrieb

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP2525994A2 true EP2525994A2 (de) 2012-11-28

Family

ID=44168318

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP11700918A Withdrawn EP2525994A2 (de) 2010-01-19 2011-01-14 Fahrzeug mit elektrischem antrieb

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP2525994A2 (de)
DE (1) DE102010005022A1 (de)
WO (1) WO2011089064A2 (de)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102013205314B4 (de) * 2013-03-26 2016-09-29 Continental Automotive Gmbh Verfahren zum Betreiben einer Rekuperationsbremseinrichtung eines Kraftfahrzeugs und Rekuperationsbremseinrichtung für ein Kraftfahrzeug
DE102022119803A1 (de) 2022-08-05 2024-02-08 Zf Cv Systems Global Gmbh Verfahren für ein elektrisch antreibbares Fahrzeug, insbesondere Nutzfahrzeug, Computerprogramm und/oder computerlesbares Medium, Steuergerät, elektrisch antreibbares Fahrzeug, insbesondere Nutzfahrzeug

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5291960A (en) * 1992-11-30 1994-03-08 Ford Motor Company Hybrid electric vehicle regenerative braking energy recovery system
EP0640503A1 (de) * 1993-03-22 1995-03-01 Seiko Epson Corporation Elektrisches fahrzeug
EP0827853A2 (de) * 1996-09-09 1998-03-11 ISAD Electronic Systems GmbH & Co.KG Kraftfahrzeug mit Latentwärmespeicher und Verfahren zum Aufladen des Latentwärmespeichers

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06105405A (ja) * 1992-09-18 1994-04-15 Hitachi Ltd 電気自動車の制動制御装置
JPH10271611A (ja) * 1997-03-25 1998-10-09 Nissan Diesel Motor Co Ltd 電気自動車の電源システム
DE10226308A1 (de) * 2002-06-13 2003-12-24 Zahnradfabrik Friedrichshafen Elektrodynamische Antriebsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug sowie Verfahren zur Steuerung und Regelung derselben
US7689330B2 (en) * 2004-12-01 2010-03-30 Ise Corporation Method of controlling engine stop-start operation for heavy-duty hybrid-electric and hybrid-hydraulic vehicles
US8062169B2 (en) * 2007-04-30 2011-11-22 Caterpillar Inc. System for controlling a hybrid energy system

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5291960A (en) * 1992-11-30 1994-03-08 Ford Motor Company Hybrid electric vehicle regenerative braking energy recovery system
EP0640503A1 (de) * 1993-03-22 1995-03-01 Seiko Epson Corporation Elektrisches fahrzeug
EP0827853A2 (de) * 1996-09-09 1998-03-11 ISAD Electronic Systems GmbH & Co.KG Kraftfahrzeug mit Latentwärmespeicher und Verfahren zum Aufladen des Latentwärmespeichers

Also Published As

Publication number Publication date
DE102010005022A1 (de) 2011-07-21
WO2011089064A2 (de) 2011-07-28
WO2011089064A3 (de) 2012-03-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102012205852B4 (de) Verfahren zum Erwärmen einer Fahrzeugbatterie
EP2620343B1 (de) Verfahren zum Betrieb einer Hybridantriebseinheit für ein Kraftfahrzeug sowie Hybridantriebseinheit
DE102012223054B4 (de) Verfahren für das thermische Management eines Elektrofahrzeugs
DE102012210838B4 (de) Verfahren zum Betreiben eines Hybridfahrzeugs
EP2387524B1 (de) Bordnetz und Spannungswandler für ein Fahrzeug und Verfahren zum Antreiben eines Mehrspannungsbordnetzes
DE102015119565B4 (de) Verfahren zum Steuern eines externen elektrischen Leistungsversorgungssystems eines Fahrzeugs mit montierter Brennstoffzelle und externes elektrisches Leistungsversorgungssystem
DE102016113078A1 (de) Opportunistische ladesysteme und -verfahren fürelektrofahrzeuge
DE102013225097B4 (de) Energiemanagementverfahren zum Betreiben eines elektrischen Bordnetzes eines Kraftfahrzeuges und Kraftfahrzeug
DE102016102822A1 (de) Batterieladezustands-Abschaltschwellenwert basierend auf dem vorausgesagten Betrieb
DE10121962A1 (de) Energiemanagementsystem für ein elektrisches Kraftfahrzeugbordnetz
DE102013009732A1 (de) Verfahren und System zur Verteilung einer Rekuperationsleistung für ein Fahrzeug
DE102007004172A1 (de) Kraftfahrzeug
DE102010021814A1 (de) Verfahren zum Steuern der Bremsleistung für ein Fahrzeug mit einem elektrisch verstellbaren Getriebe
DE102015118112A1 (de) Motorgetriebenes Fahrzeug und Steuerverfahren zum Laden und Entladen einer in dem Fahrzeug angeordneten Sekundärbatterie
EP1974979B1 (de) Flurförderzeug mit Hybridantrieb
DE102010034672A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Energiemanagement in einem elektrischen System eines Kraftfahrzeugs
DE102009048719B4 (de) Hilfsaggregat für elektromotorisch betriebene Fahrzeuge
DE102009057174A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung von Hybrid-Funktionen in einem Kraftfahrzeug
DE102011088188B4 (de) Fahrzeug
DE102013208078A1 (de) Vorrichtung und Verfahren zum Betreiben einer Energiespeicheranordnung eines Kraftfahrzeuges
WO2011089064A2 (de) Fahrzeug mit elektrischem antrieb
DE102012001890A1 (de) Energiespeichersystem für ein elektrisch antreibbares Fahrzeug
DE102014215160A1 (de) Intelligente Leistungsaufteilung zwischen Brennstoffzelle und Hybridbatterie
DE102015217937A1 (de) Betreiben mehrerer Energiequellen eines Hybridfahrzeuges
DE102012210916A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Bereitstellen eines negativen Antriebsmoments einer elektrischen Maschine eines Kraftfahrzeuges

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

17P Request for examination filed

Effective date: 20120910

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A2

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

DAX Request for extension of the european patent (deleted)
17Q First examination report despatched

Effective date: 20160810

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION IS DEEMED TO BE WITHDRAWN

18D Application deemed to be withdrawn

Effective date: 20180424