WO2016131551A1 - Kraftfahrzeug und verfahren zum betreiben eines kraftfahrzeugs - Google Patents

Kraftfahrzeug und verfahren zum betreiben eines kraftfahrzeugs Download PDF

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WO2016131551A1
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drive units
drive
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drive unit
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Thomas Gut
Ingo Lehmann
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    • B61C—LOCOMOTIVES; MOTOR RAILCARS
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61C—LOCOMOTIVES; MOTOR RAILCARS
    • B61C17/00—Arrangement or disposition of parts; Details or accessories not otherwise provided for; Use of control gear and control systems
    • B61C17/12—Control gear; Arrangements for controlling locomotives from remote points in the train or when operating in multiple units
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
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    • B61L15/0018—Communication with or on the vehicle or train
    • B61L15/0036—Conductor-based, e.g. using CAN-Bus, train-line or optical fibres
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    • B61L25/00—Recording or indicating positions or identities of vehicles or trains or setting of track apparatus
    • B61L25/02—Indicating or recording positions or identities of vehicles or trains
    • B61L25/028—Determination of vehicle position and orientation within a train consist, e.g. serialisation

Definitions

  • the invention relates to a motor vehicle with a first and a second drive unit and a method for operating such a motor vehicle.
  • Rail vehicles are typically provided that these only via signal cables to
  • the invention has for its object to provide a motor vehicle and a method for operating such a motor vehicle, said disadvantages do not occur.
  • the object is achieved in particular by providing a motor vehicle which has a first drive unit and a second drive unit.
  • the motor vehicle is designed such that a direct communication connection between the first
  • Drive unit and the second drive unit can be produced.
  • the two drive units are therefore not only by signal cable for control technology, or star-shaped over a central
  • CONFIRMATION COPY allows in particular an improved synchronization and / or a targeted asynchronous performing certain functions of the drive units.
  • a motor vehicle is in particular a driven vehicle, which itself has the drive.
  • a motor vehicle may be a land vehicle, in particular a passenger car, a truck or a commercial vehicle, a watercraft, in particular a ship and / or a submarine, an amphibious vehicle, or an aircraft, for example an aircraft, a helicopter or an airship. It is particularly possible that the motor vehicle is a rail vehicle.
  • a drive unit is understood in particular to mean a drive device which comprises a plurality of components.
  • This may in particular be a drive in the narrower sense, in particular a motor, for example an internal combustion engine or an electric machine, wherein the drive may further comprise a transmission and / or a control unit.
  • the drive unit has an internal combustion engine and an electrical machine. It is preferably also possible for the drive unit to have an internal combustion engine, an electrical machine and an energy store, in particular an electrochemical energy store, preferably a battery. It is also possible that the drive unit is an internal combustion engine, an electric machine, a
  • Energy storage, a transmission and a control unit has. Particular preference is given to distinguish different drive units from each other, that each of the
  • Drive units is assigned a separate control unit.
  • individual motors or drives can be combined to form a drive unit that a common control unit is assigned to them, they differ from other, other drive unit associated engines or drives characterized in that these other motors or drives is assigned to another controller.
  • Under a direct communication connection is in particular a
  • Understood communication connection which is formed directly between the drive units, wherein preferably no intermediate station or intermediate device is provided;
  • the direct communication connection is not via a drive units higher-level control or via a central control unit as Intermediate device or intermediate station, but rather - especially structurally and functionally below the vehicle control technology - directly between the
  • a particularly preferred embodiment of a direct communication connection is a bidirectional communication connection between two drive units. With more than two drive units, it is possible that these are bidirectionally connected to each other annularly, or that each drive unit with each other drive unit is bidirectionally in communication.
  • Communication connection by an electronic data connection in particular a data bus, in particular a CAN bus, realized that allows direct communication between the drive units.
  • a data bus in particular a CAN bus
  • the drive units are directly connected to each other via Ethernet.
  • Another suitable electronic communication connection between the drive units is possible, as long as it allows direct communication, in particular without detour via a central motor vehicle control unit.
  • the direct communication connection can
  • Radio network exist.
  • the direct communication connection is preferably set up between control units which are respectively assigned to the drive units. For this purpose, they preferably have suitable interfaces via which the communication connection can be established.
  • the first drive unit and the second drive unit each having a control unit, wherein in particular the first drive unit has a first control unit, and wherein the second drive unit has a second control unit, wherein the control units are arranged to communicate with each other.
  • the control units are arranged to communicate with each other.
  • control units preferably a bidirectional communication connection
  • the fact that the control units are set up to communicate with each other means, in particular, that they are capable of being implemented by appropriate hardware and / or software design another controller - and thus with each other - to communicate.
  • a control unit for communication with a further control unit can be set up by having an interface suitable for communication with the further control unit. According to one embodiment of the invention, it is provided that the direct
  • Communication link between the control units of the drive units can be produced.
  • the direct communication connection is thus preferred in particular between the first control unit of the first drive unit and the second control unit of the second
  • Drive unit to produce.
  • the drive units can communicate with each other in a suitable and fast manner.
  • the first drive unit preferably has a first interface, wherein the second drive unit has a second interface.
  • Such an interface can be used as hardware and / or as
  • Connecting device for connecting a signal cable has. Additionally or alternatively, it is possible that the interface is set up to convert data formats.
  • the interface may be a protocol for setting up the direct communication connection, in particular for setting up the
  • At least one control unit selected from the first control unit and the second control unit, has an installation means, which is designed to produce the direct communication connection.
  • a device can be configured as a hardware-side embodiment, in particular as a hardware interface, and / or as a software-side configuration, for example as a protocol for establishing a direct communication connection, but also as a software interface, for example, for converting data formats.
  • the device means has an interface or is designed as an interface.
  • the direct communication connection can then in particular be prepared by a suitable operative connection of the controller is made with another control device via the interface.
  • the interface may be
  • the setup means basically a virtual, in particular software-side interface and / or a hardware-side interface, in particular be designed for plug-in connection with a connector of a signal line. It is possible that the setup means also has a protocol for establishing the direct communication link in addition to the interface.
  • Communication connection is a bidirectional communication connection. As already stated above, this allows a fast and simple, direct communication between the drive units, in particular their control units, preferably on a common hierarchical level.
  • An embodiment of the motor vehicle is preferred, which is characterized in that the drive units form a communication network. This allows a particularly efficient and functional communication between the drive units. In this case, preferably, each drive unit within the communication network on its own, individual address, via which it can be clearly addressed.
  • Drive units can communicate directly with one another in the communication network, in particular without detour via a central motor vehicle control unit.
  • Drive units are arranged to form a communication network or in particular to be part of a communication network.
  • the communication network can be formed by establishing at least one direct communication connection between the control units. It is possible that the communication network exists only in the operation of the motor vehicle, wherein the control units are de-energized, in particular outside the operation of the motor vehicle and / or without a function relating to the communication network. But it is also possible that the communication network at least temporarily beyond the operation of the motor vehicle also exists, for example, to provide monitoring functions, cooling functions, especially Nachkühlhentechnischen, charging functions of energy storage, or other functions and to be able to coordinate.
  • the controllers are preferably arranged to form a communication network or to be part of a communications network that they are a means of arrangement for
  • the communication network can then be formed in particular by establishing at least one direct communication connection and / or connecting at least one interface to a signal line.
  • Railcar trained single-motor vehicles are interconnected to a motor vehicle. If a railcar has two separate drive units, this can
  • Dreifachtratation six drive units have.
  • any number of drive units in the communication network can be connected.
  • the advantages of direct communication connection because the drive units independently synchronize with each other and can divide functions among themselves.
  • the drive units comprises an internal combustion engine and an electric machine, wherein it is preferably designed as a hybrid drive unit.
  • this drive unit preferably comprises a transmission, an electrical converter and an electrical energy storage, for example, a lithium ion storage.
  • Such a drive unit is also referred to as a "power pack" in particular in the case of rail vehicles.
  • ⁇ br /> ⁇ br/> the advantages of the direct communication connection are realized in connection with such a particularly hybrid drive unit because such drive units already have a plurality of different drive functions or types; Synchronization of the drive functions across drive units enables particularly efficient operation of the motor vehicle.
  • a control unit which controls and / or regulates both the internal combustion engine and the electric machine, is preferably associated with such a, in particular hybrid, drive unit Internal combustion engine and the electric machine is thus assigned in such a, in particular hybrid drive unit in particular a common control unit. It is also possible that such, in particular hybrid drive unit has more than one electric machine, in particular two electric machines.
  • a hybrid drive unit preferably has a diesel engine as internal combustion engine.
  • the internal combustion engine is designed as a gas engine. But it is also another embodiment of the internal combustion engine, for example as
  • the motor vehicle at least one
  • the drive unit which is designed as a pure internal combustion engine without electric machine - possibly apart from a small electrical auxiliary machine such as an alternator -.
  • the drive unit then preferably additionally has a transmission.
  • the internal combustion engine may be designed as a diesel engine, as a gas engine, as a gasoline engine or in any other suitable manner.
  • the motor vehicle at least one
  • An exemplary embodiment of the motor vehicle is also preferred, which is characterized in that at least one of the drive units has a transmission-in particular an automated one-, in particular a power shift transmission.
  • asynchronous switch points of transmissions it is possible via the direct communication connection in a particularly favorable manner, asynchronous switch points of transmissions to realize a possible - possibly complete - traction interruption-free traction for the motor vehicle to realize.
  • each of the drive units of the motor vehicle - in particular
  • An embodiment of the motor vehicle is also preferred, which is characterized in that the motor vehicle is designed as a rail vehicle.
  • the motor vehicle is designed as a locomotive, railcar or power car, especially as a railcar, or as a complete train.
  • a railcar preferably has two
  • Automotive parts which are referred to as A-part and B-part.
  • Each of the two railcar parts is preferably associated with a separate drive unit.
  • Motor vehicle may comprise a plurality of railcars as single motor vehicles, which are coupled together to the motor vehicle. This way it is possible to have one
  • the motor vehicle has in this case, for example, four or six drive units, as already explained above.
  • the advantages of the direct are realized in particular
  • the object is in particular also solved by a method for operating a
  • a rail vehicle operated particularly preferably a rail vehicle operated. It is possible that in the context of the method, a single motor vehicle is operated, for example, a single railcar. But it is also possible that the motor vehicle, which is operated in the context of the method, one of a plurality of
  • Single vehicles composite total motor vehicle is.
  • a multiple traction in rail vehicles can be realized by a plurality of railcars is coupled together.
  • two together coupled railcar a two-way traction or with three coupled to each other
  • the motor vehicle operated in the context of the method represents the association of individual motor vehicles, and consequently the entire motor vehicle.
  • the drive units preferably communicate with each other via the direct communication link.
  • Communication network between at least two drive units of the motor vehicle is formed. Particularly preferred is a communication network between all
  • Drive units of the motor vehicle formed.
  • all interconnected drive units can communicate directly with each other without the need for a detour via a central control unit.
  • An embodiment of the method is preferred, which is characterized in that the drive units each have a control unit, wherein the control units preferably communicate with each other directly, preferably via a communication network.
  • an embodiment of the method is preferred, which is characterized in that the drive units respectively associated control devices - in particular at least during operation of the motor vehicle - form a communication network.
  • Communication network is thus preferably formed between control units of the drive units, which communicate directly and in particular bidirectionally with each other within the communication network, without the need for a detour via a central control unit or a control system.
  • An embodiment of the method is preferred, which is characterized in that - preferably at a starting of the motor vehicle, in particular during a startup or booting of the control system of the motor vehicle - a position of the individual
  • Drive units is determined in the motor vehicle.
  • the positions of the individual drive units in the motor vehicle are predetermined.
  • the positions of the individual drive units are specified in the motor vehicle. A particularly meaningful and efficient division of drive functions or types on the drive units can then take place when they know their respective position in the motor vehicle.
  • the fact that the positions of the individual drive units in the motor vehicle are predetermined means, in particular, that these are known in advance, in particular in a memory device, in particular in a suitable memory area, for example in a field. In this case, no determination of the positions is required.
  • the fact that the positions of the drive units are specified in the motor vehicle means, in particular, that these are known in advance, in particular before an actual operation of the motor vehicle, at least one control device of the motor vehicle, for example, a central control device and / or the control devices which are assigned to the individual drive units be made. This can, for example, be automated when compiling the
  • the fact that the positions of the individual drive units are determined in the motor vehicle means in particular that they are preferably neither predetermined nor predetermined, but-preferably during operation of the motor vehicle and very preferably in real time-are automatically detected by suitable measures.
  • Position detection can for example be performed by a Verschaltungstage is provided in the individual motor vehicle at the interfaces of the drive units.
  • a distinction of the drive units on motor vehicle sub-level is possible. For example, it is possible that in the A-part an input of a control unit of a
  • Drive unit is connected to ground, while the same input is placed in the B-part to a potential different from ground.
  • a control unit of a drive unit can then recognize from the potential at this input whether it is arranged in the A-part or in the B-part of the individual motor vehicle. It can also be provided according to Verschaltungstinen several inputs in order to transmit a plurality of information preferably to the drive units. Alternatively or additionally, a position of the individual drive units relative to an overall motor vehicle is preferably determined. This includes that the drive units recognize, for example, in multiple traction, in which single motor vehicle they are arranged.
  • a master control unit in the communication network of the drive units is determined, which then sends signals to the other control units and receives response signals, the signal propagation times are evaluated to the various control devices and based on this determines a relative position of the drive units becomes. It is possible that one
  • Drive unit which is closest to an active driver's cab of the entire motor vehicle, is selected as the master, or receives the information transmitted from the active driver's cab, that this is the drive unit located closest to the driver's cab. Relative to this, the positions of the other drive units can then be determined.
  • the individual motor vehicles is correlated. If, for example, in an individual motor vehicle the vehicle coupling pointing in the direction of travel is open, but the vehicle coupling pointing in the direction of travel is closed, it is obviously the first individual motor vehicle in the association. If, conversely, the vehicle coupling facing the direction of travel is open and the vehicle coupling pointing in the direction of travel is closed, it is obviously the last individual motor vehicle in the association.
  • Control units of the drive units are transmitted.
  • the vehicles can interact with the drive units to the position of the drive units in the
  • a position determination of the individual drive units can also by a signal of a single control unit of a drive unit, as well as by switching off and on the
  • Control units of the other drive units are determined.
  • the various methods of determining position described here can be combined with one another in particular in order to obtain as complete and accurate as possible
  • a master control unit - in particular selected from the control units, which are assigned to the individual drive units - is determined for the communication network.
  • the other controllers are preferably set as slave controllers. It is possible that in addition a replacement master controller is determined, which is active as long as the slave controller, as long as the master controller is working properly, and it is activated as the master controller, if the original master controller fails.
  • a master control unit can be determined, for example, by the fact that a control unit of a drive unit, which is the first to be fully booted up, declares itself master control unit and notifies the other control units. Alternatively, other known per se procedures are possible to determine the master controller.
  • each drive unit preferably assigned an address. It is possible that the control units of the drive units assign themselves an address, or that the master control unit assigns itself and the other control units addresses. Each drive unit receives its own individual address, via which it is unique in the communication network
  • Communication network between the drive units in particular by means of the control units of the drive units formed communication network, tuned and / or by individual groups or pairs of drive units - preferably time-shifted - is performed. It is also possible that the at least one operating function between the drive units and / or groups harmonized, in particular at the same time without time offset, is performed.
  • the coordination and / or distribution of operating functions on different drive units or groups of drive units has the advantage that a very flexible, fuel and emission-saving and comfortable control of the
  • shift points can be offset between the individual drive units so that traction that is as free as possible of traction interruption is achieved.
  • operating functions can be harmonized across all drive units, so that, for example, a simultaneous onset of traction - especially under full load - with minimal time lag between the
  • Drive units is possible. It turns out that in a conventional connection of drive units via a signal cable to the control technology delays of up to 0.5
  • Seconds in the signal reception between the drive units can occur. Such a delay is particularly noticeable when applying the drive power and leads to loss of comfort. Due to the synchronization over the direct
  • the at least one operating function is selected from a group consisting of the switching of a transmission, in particular a power shift transmission, providing drive power, electrical or internal combustion engine power generation, supplying a vehicle electrical system with power, providing braking power, in particular by means of a retarder and / or by recuperation, a change of a type of drive, in particular a stretch section related change of a drive, and a
  • Self-diagnosis in particular a predictive maintenance detection.
  • the shifting of a transmission in particular of a power shift transmission, to be divided or coordinated by means of the communication network between different drive units and / or between groups of different drive units. It turns out that in particular a temporal distribution of switching points on the drive units or groups of
  • Drive units can help to provide traction as possible interruption-free and thus to avoid loss of comfort during the switching process.
  • This is particularly preferably applied to the switching of a power shift transmission.
  • This is a special form of a vehicle transmission in which a gear ratio under load, so while driving, can be changed without interrupting the torque. As a result, it is also possible during the switching operation to transmit propulsive forces, so that the vehicle can be accelerated even during the switching process.
  • the method is particularly preferably applied to an automated manual transmission, in particular an automated transmission
  • the switching operations are performed automatically by a stored in the control unit of the drive unit switching program.
  • the drive units which are connected together to form an A group jointly carry out a switching operation, wherein the switching operation is carried out in a time-shifted manner by the drive units interconnected to form a B group.
  • Drive units formed formed communication network between the drive units and / or performed by individual groups of drive units. It is particularly preferably provided that the drive power depends on a
  • Torque request is divided on the drive units.
  • full load especially when accelerating, preferably all drive units work, and it is possible due to the direct communication connection, the drive units with extremely low time delay of less than 0.1 second to switch to full load operation.
  • the full traction over the entire motor vehicle can be applied almost simultaneously, which on the one hand significantly increases the acceleration performance of the motor vehicle especially when starting and on the other hand the comfort.
  • other driving conditions especially one
  • Steady drive which typically requires at most 50% of full load power or even less to overcome air resistance and low frictional resistance, can only be provided by a choice of prime movers, with the other powertrains performing other applications
  • Functions can be used, for example, to power a vehicle electrical system. It is also possible to selectively operate individual drive units at idle or off. The full load portion of individual drive units can be increased so that conversely the partial load of all drive units can be reduced, which in total to
  • the specific emissions of the drive units can also be reduced. Due to the direct communication between the drive units an uninterrupted traction can always be provided.
  • Drive units that are currently not providing drive power can also perform a self-diagnosis, in particular a predictive maintenance detection.
  • the electric power can in turn be used in other drive units, which are currently not operated by internal combustion engines, to generate electrical drive power. This also makes it possible to increase the full load portion of the drive units and in particular a reduction of the partial load share for all drive units.
  • Combustion engine power is of course possible in particular in drive units, which are designed as hybrid drive units.
  • a power supply for an electrical system is tuned by means of the communication network between the drive units and / or performed by individual groups of drive units.
  • drive units which are currently no drive power available to be used to power the electrical system.
  • the braking power - preferably also divided into different drive units and / or groups of drive units - can be provided in particular by a retarder and / or by recuperation.
  • the distribution of the braking power to the drive units can be used in particular to the braking operation over the entire motor vehicle
  • Braking power reserves of drive units can be used meaningfully. Furthermore, a state of charge of the individual drive units associated batteries or accumulators can be taken into account in the distribution of braking power, so
  • a drive unit whose battery or accumulator is almost completely charged, braking power not by recuperation, but rather only provides a retarder or optionally by mechanical braking, while other drive units, their batteries or accumulators are not completely filled, braking power to a greater extent can provide by recuperation.
  • a change of drive types is tuned by means of the communication network between the drive units and / or is performed by individual groups of drive units.
  • a segment-related change of drive types can be taken into account.
  • an electronic route timetable may be segment-specific
  • Route timetable are determined predictively, wherein in driving a position deviation of the actual position is determined to a determined from the electronic route timetable target position of the rail vehicle, wherein based on the position deviation a time reserve is calculated, and wherein maintained or changed depending on the time reserve a current drive becomes.
  • segment-based drive types can now be used by means of the communication network or the direct communication link between the
  • Drive units are tuned in an even more efficient manner and distributed to the drive units. In particular, a delay-free harmonization between the drive units is possible.
  • a self-diagnosis in particular a predictive algorithm.
  • Tuned drive units and / or carried out by individual groups of drive units are Tuned drive units and / or carried out by individual groups of drive units.
  • drive units that currently no Provide drive power a self-diagnosis, in particular a predictive algorithm.
  • each drive unit Due to the direct communication connection or the communication network, it is also possible, in particular, for each drive unit to use the same software in the control units respectively assigned control units, without collisions occurring.
  • the control units can preferably be selected identically. As a result of the formation of the communication network, these each assign unique addresses and determine their function as master or slave in the communication network, so that conflicts and / or collisions are avoided.
  • an embodiment of the method is preferred in which a to be provided by the motor vehicle target torque - in particular by means of the direct
  • This division is - in particular via the direct communication link or the communication network - between the
  • the desired torque may be a desired drive torque or a desired deceleration and / or braking torque.
  • the division of the drive units allows in particular the driving of each drive unit as possible in its best point, a power management, harmonization between the drive units, in particular a consideration of their age and / or
  • Communication network possible to operate the drive units each in their best point, ie in particular at an operating point with the lowest possible specific fuel consumption and the lowest possible specific emissions.
  • drive and / or deceleration torques are divided between the drive units.
  • Drive units associated bogies and / or wheelsets included in the distribution of drive and / or deceleration performance.
  • the power is optimally distributed to the wheelsets and / or bogies.
  • the motor vehicle described above is preferably set up to carry out one of the previously described embodiments of the method. This realizes in a special way the advantages that have already been explained in connection with the motor vehicle and with the method.
  • the invention also includes a control unit for a drive unit, which is set up for use in a motor vehicle according to one of the previously described Embodiments, or which is adapted to carry out one of the previously described embodiments of the method.
  • a control unit for a drive unit which is set up for use in a motor vehicle according to one of the previously described Embodiments, or which is adapted to carry out one of the previously described embodiments of the method.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a first embodiment of a
  • Figure 2 is a schematic representation of a second embodiment of a
  • Figure 3 is a schematic representation of an embodiment of the method.
  • Fig. 1 shows a first embodiment of a motor vehicle 1, which is designed here as a rail vehicle and in particular as a railcar or railcar.
  • the railcar has two car parts, namely a first car part A and a second car part B.
  • Each car part is assigned a drive unit, namely the first car part A, a first drive unit 3.A and the second car part B, a second drive unit 3.B.
  • the drive units 3.A, 3.B are as hybrid
  • the first drive unit 3.A here is a first control unit 4.A assigned, which is set up to control and / or regulation of the first drive unit 3.A.
  • the second drive unit 3.B a second control unit 4.B is assigned, which is set up to control and / or regulation of the second drive unit 3.B.
  • the controllers 4.A, 4.B are arranged to communicate with each other.
  • the first drive unit 3.A has an internal combustion engine 5 and an electric
  • the first drive unit 3.A a transmission 9, which is preferably designed as a power shift transmission, in particular as an automated powershift transmission.
  • the two drive units 3.A and 3.B are - at least during operation of the motor vehicle 1 - via a direct communication link 11, in particular a bidirectional
  • the first drive unit 3.A here has a first interface 6.A, and the second
  • the Drive unit has a second interface 6.B.
  • the controllers 4.A, 4.B preferably each have the interfaces 6.A, 6.B.
  • the direct communication link 11 is preferably between the controllers 4. A, 4.B, which are the drive units 3.A, 3.B respectively assigned.
  • the direct communication link 11 is preferably between the controllers 4. A, 4.B, which are the drive units 3.A, 3.B respectively assigned.
  • Communication link 11 can in particular by means of the interfaces 6.A, 6.B
  • the drive units 3.A, 3.B part of a communication network 8 or form the communication network 8, in particular, the control units 4.A, 4.B may be part of the communication network 8.
  • the drive units 3.A, 3.B preferably have the interfaces 6.A, 6.B to the communication network 8.
  • Communication network 8 can be designed as a wired network or as a wireless network, in particular as a radio network. In particular, when starting the motor vehicle 1, preferably when booting a system thereof, preferably the communication network 8 between the two
  • Drive units 3.A, 3.B formed.
  • a position of the individual drive units 3.A, 3.B in the motor vehicle 1 is preferably first determined. In the illustrated here
  • Embodiment of the motor vehicle 1 is preferably first determined which of the drive units 3.A, 3.B the first car part A and which is assigned to the second car part B. This can, for example, via a Verschaltungstage for the two
  • a master control unit is preferably determined.
  • the control unit 4.A, 4.B of the drive unit 3.A, 3.B which is arranged closer to an active for a predetermined direction cab of the motor vehicle 1, first starts up and assigns itself the master function.
  • a replacement master control unit is determined, which takes over the master function, if the master control unit fails. In that shown in Figure 1
  • Exemplary embodiment is trivially then the only remaining control unit of the further drive unit, whose control unit is not master control unit, determines the replacement master control unit.
  • each drive unit 3.A, 3.B preferably an individual address
  • the drive units 3.A, 3.B assign themselves an address.
  • the controllers 4.A, 4.B of the drive units 3.A, 3.B and thus these themselves, for example, with regard to a transmission circuit, recuperation, electric starting, a
  • FIG. 2 shows a second exemplary embodiment of a motor vehicle 1. Same and
  • Motor vehicle 1 two railcars as single motor vehicles to an overall motor vehicle, namely to the motor vehicle 1, coupled together.
  • the two individual motor vehicles are each formed, as shown in Figure 1, the first
  • a first individual motor vehicle 1.1 and a second individual motor vehicle 1.2 are provided here, the first individual motor vehicle 1.1 having a first carriage part 1.1.A and a second carriage part 1.1.B, the second individual motor vehicle 1.2 having a first carriage part 1.2.A and a second carriage part 1.2.B has.
  • each carriage part 1 A, 1. B, 1.2.A, 1.2. B one each
  • Assigned drive unit 3 here as the first drive unit 3rd LA, as a second
  • Drive unit 3.1.B be referred to as the third drive unit 3.2.A and as the fourth drive unit 3.2.B.
  • the drive units 3 are each associated with control units 4, namely a first control unit 4.1.A, a second control unit 4.1.B, a third control unit 4.2. A and a fourth controller 4.2. B. These drive units 3 also have interfaces 6, namely a first interface 6. LA, a second interface 6. 1 B, a third interface 6. 1 A, and a fourth interface 6.
  • All drive units 3 - in particular their control units 4 - are on the direct
  • Communication network 8 formed between the drive units 3 and in particular between the control units 4.
  • each of the drive units 3 determines its position relative to its associated individual motor vehicle 1.1, 1.2.
  • the Drive units 3 determine their position relative to the entire motor vehicle 1. This can be carried out, for example, in communication with the individual motor vehicles 1.1, 1.2, by each individual motor vehicle 1.1, 1.2 determined, for example, based on the direction of travel and its vehicle clutch states - as described above - its own position within the motor vehicle 1. It is then possible, the first - seen in the direction of travel
  • the rest of the drive units either their position also by communication with the individual motor vehicle 1.1, 1.2 determine them, or by starting from the first drive unit a transit time measurement of signals to the other drive units is performed and so their distance from the first drive unit - as seen in the direction of travel - is determined.
  • a master control unit and a replacement master control unit are preferably determined. Furthermore, everyone will
  • At least two groups of drive units 3 or subnetworks are formed.
  • those drive units 3.1.A, 3.2.A which are assigned to a first carriage part 1.1 A, 1.2.A, combined to form a first group, wherein a second carriage part 1.1. B, 1.2.B associated power units 3.1.B, 3.2. B to a second group.
  • Operating functions of the motor vehicle 1 can then be group-wise divided on the drive units - in particular in pairs.
  • Such an operating function can be selected from a group consisting of switching the transmission 9, providing drive power, electrical or internal combustion engine power generation, a power supply of a vehicle electrical system, providing braking power, in particular via a retarder and / or by recuperation, a change in particular stretch-segment-related drive types, and a
  • Self-diagnosis in particular a predictive maintenance detection.
  • a setpoint torque in particular a setpoint drive torque or a setpoint braking torque
  • a setpoint braking torque can be distributed to the various drive units 3 via the direct communication link 11.
  • they can be driven in their best point.
  • a performance management is possible.
  • the second exemplary embodiment of the motor vehicle 1 a further embodiment is possible in which a triple traction is realized, wherein a further railcar is coupled to the motor vehicle 1 according to Figure 2.
  • the formation of a communication network between the drive units then works analogously.
  • Other railcars can also be added to realize multiple traction with more than three single vehicles.
  • Fig. 3 shows a schematic representation of an embodiment of the method. It is shown in Figure 3, as a vote between switching programs, which are stored in the control units of various drive units 3.A, 3.B, can be brought about a time delay between switching operations of the individual, the drive units 3.A, 3. B associated gear 9 to effect.
  • a vote between switching programs which are stored in the control units of various drive units 3.A, 3.B, can be brought about a time delay between switching operations of the individual, the drive units 3.A, 3. B associated gear 9 to effect.
  • This setpoint specification is transmitted by the central control unit 12 of the motor vehicle 1, for example, to the two drive units 3.A, 3.B, in particular to their control units 4.A, 4.B, according to FIG. These are connected star-shaped or parallel to the central control unit 12.
  • the two drive units 3.A, 3.B are also directly connected to each other via the direct communication link 11 and communicate directly with each other.
  • the first drive unit 3.A first performs a shift operation 15, while the second drive unit 3.B converts a shift point delay 17.
  • the second drive unit 3.B After the switching point delay 17 agreed between the drive units 3.A, 3.B, the second drive unit 3.B also carries out the switching operation 15.
  • the switching point delay 17 difference of the switching programs in the various drive units 3.A, 3.B a completely uninterrupted provision of traction and thus a particularly high ride comfort for the motor vehicle 1 is realized.
  • particularly specific operating functions of drive units 3 can be synchronized or harmonized in particular by the motor vehicle 1 and the method in a particularly efficient manner, and in particular can also be carried out in a targeted asynchronous manner.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug (1) mit einem ersten Antriebsaggregat (3.A) und mit einem zweiten Antriebsaggregat (3.B), wobei das Kraftfahrzeug (1) so ausgestaltet ist, dass eine direkte Kommunikationsverbindung (11) zwischen dem ersten Antriebsaggregat (3.A) und dem zweiten Antriebsaggregat (3.B) herstellbar ist.

Description

BESCHREIBUNG Kraftfahrzeug und Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs
Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit einem ersten und einem zweiten Antriebsaggregat sowie ein Verfahren zum Betreiben eines solchen Kraftfahrzeugs. Bei Kraftfahrzeugen mit einer Mehrzahl von Antriebsaggregaten und insbesondere bei
Schienenfahrzeugen ist typischerweise vorgesehen, dass diese nur über Signalkabel zur
Leittechnik und/oder vermittelt über ein zentrales Kraftfahrzeug-Steuergerät - quasi sternförmig - verbunden sind. Dagegen existiert kein direkter Kommunikationspfad zwischen den
Antriebsaggregaten unterhalb der Fahrzeug-Leittechnik. Funktionen der Antriebsaggregate können daher nur in unzureichender Weise miteinander synchronisiert oder gezielt asynchron durchgeführt werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Kraftfahrzeug und ein Verfahren zum Betreiben eines solchen Kraftfahrzeugs zu schaffen, wobei die genannten Nachteile nicht auftreten.
Die Aufgabe wird gelöst, indem die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche geschaffen werden. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die Aufgabe wird insbesondere gelöst, indem ein Kraftfahrzeug geschaffen wird, welches ein erstes Antriebsaggregat und ein zweites Antriebsaggregat aufweist. Das Kraftfahrzeug ist so ausgestaltet, dass eine direkte Kommunikationsverbindung zwischen dem ersten
Antriebsaggregat und dem zweiten Antriebsaggregat herstellbar ist. Bevorzugt besteht zumindest im Betrieb des Kraftfahrzeugs eine direkte Kommunikationsverbindung zwischen dem ersten Antriebsaggregat und dem zweiten Antriebsaggregat. Die beiden Antriebsaggregate sind also nicht lediglich durch Signalkabel zur Leittechnik, oder aber sternförmig über ein zentrales
Steuergerät miteinander verbunden, sondern vielmehr - insbesondere strukturell unterhalb der Fahrzeug-Leittechnik - direkt miteinander über die direkte Kommunikationsverbindung. Dies
BESTÄTIGUNGSKOPIE ermöglicht insbesondere eine verbesserte Synchronisation und/oder ein gezielt asynchrones Durchführen bestimmter Funktionen der Antriebsaggregate.
Unter einem Kraftfahrzeug wird hier insbesondere ein Fahrzeug verstanden, welches
selbstfahrend, insbesondere motorgetrieben, ausgebildet ist. Allgemein ist ein Kraftfahrzeug also insbesondere ein angetriebenes Fahrzeug, welches selbst den Antrieb aufweist. Ein solches Kraftfahrzeug kann ein Landfahrzeug, insbesondere ein Personenkraftwagen, ein Lastkraftwagen oder ein Nutzfahrzeug, ein Wasserfahrzeug, insbesondere ein Schifffahrzeug und/oder ein Unterseeboot, ein Amphibienfahrzeug, oder ein Luftfahrzeug, beispielsweise ein Flugzeug, ein Hubschrauber oder ein Luftschiff sein. Es ist insbesondere möglich, dass das Kraftfahrzeug ein Schienenfahrzeug ist.
Unter einem Antriebsaggregat wird insbesondere eine Antriebseinrichtung verstanden, die eine Mehrzahl von Komponenten umfasst. Dabei kann es sich insbesondere um einen Antrieb im engeren Sinne, insbesondere einen Motor, beispielweise eine Brennkraftmaschine oder eine elektrische Maschine handeln, wobei der Antrieb ferner ein Getriebe und/oder ein Steuergerät aufweisen kann. In bevorzugter Weise weist das Antriebaggregat eine Brennkraftmaschine und eine elektrische Maschine auf. Es ist bevorzugt auch möglich, dass das Antriebsaggregat eine Brennkraftmaschine, eine elektrische Maschine und einen Energiespeicher, insbesondere einen elektrochemischen Energiespeicher, bevorzugt eine Batterie, aufweist. Es ist auch möglich, dass das Antriebsaggregat eine Brennkraftmaschine, eine elektrische Maschine, einen
Energiespeicher, ein Getriebe und ein Steuergerät aufweist. Besonders bevorzugt sind verschiedene Antriebsaggregate dadurch voneinander abgrenzbar, dass jedem der
Antriebsaggregate ein separates Steuergerät zugeordnet ist. Beispielsweise können einzelne Motoren oder Antriebe dadurch zu einem Antriebsaggregat zusammengefasst sein, dass ihnen ein gemeinsames Steuergerät zugeordnet ist, wobei sie sich gegenüber anderen, einem anderen Antriebsaggregat zugeordneten Motoren oder Antrieben dadurch abgrenzen, dass diesen anderen Motoren oder Antrieben ein anderes Steuergerät zugeordnet ist. Unter einer direkten Kommunikationsverbindung wird insbesondere eine
Kommunikationsverbindung verstanden, die unmittelbar zwischen den Antriebsaggregaten ausgebildet ist, wobei bevorzugt keine Zwischenstation oder zwischengeschaltete Einrichtung vorgesehen ist; insbesondere besteht die direkte Kommunikationsverbindung nicht über eine den Antriebsaggregaten übergeordnete Leittechnik oder über ein zentrales Steuergerät als zwischengeschaltete Einrichtung oder Zwischenstation, sondern ist vielmehr - insbesondere strukturell und funktional unterhalb der Fahrzeug-Leittechnik - direkt zwischen den
Antriebsaggregaten ausgebildet. Eine besonders bevorzugte Ausgestaltung einer direkten Kommunikationsverbindung stellt eine bidirektionale Kommunikationsverbindung zwischen jeweils zwei Antriebsaggregaten dar. Bei mehr als zwei Antriebsaggregaten ist es möglich, dass diese ringförmig bidirektional miteinander verbunden sind, oder dass jedes Antriebsaggregat mit jedem anderen Antriebsaggregat bidirektional in Kommunikationsverbindung ist.
Bei einem bevorzugten Ausfuhrungsbeispiel des Kraftfahrzeugs ist die direkte
Kommunikationsverbindung durch eine elektronische Datenverbindung, insbesondere einen Datenbus, insbesondere einen CAN-Bus, verwirklicht, die eine direkte Kommunikation zwischen den Antriebsaggregaten erlaubt. Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, dass die Antriebsaggregate direkt miteinander über Ethernet verbunden sind. Auch eine andere geeignete elektronische Kommunikationsverbindung zwischen den Antriebsaggregaten ist möglich, solange diese eine direkte Kommunikation, insbesondere ohne Umweg über ein zentrales Kraftfahrzeug-Steuergerät, ermöglicht. Die direkte Kommunikationsverbindung kann
kabelgebunden, aber auch kabellos, insbesondere über eine Funkverbindung oder ein
Funknetzwerk, bestehen.
Die direkte Kommunikationsverbindung ist vorzugsweise eingerichtet zwischen Steuergeräten, die den Antriebsaggregaten jeweils zugeordnet sind. Diese weisen hierzu bevorzugt geeignete Schnittstellen auf, über welche die Kommunikationsverbindung hergestellt werden kann.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist daher bevorzugt vorgesehen, dass das erste Antriebsaggregat und das zweite Antriebsaggregat jeweils ein Steuergerät aufweisen, wobei insbesondere das erste Antriebsaggregat ein erstes Steuergerät aufweist, und wobei das zweite Antriebsaggregat ein zweites Steuergerät aufweist, wobei die Steuergeräte eingerichtet sind, um miteinander zu kommunizieren. Auf diese Weise ist insbesondere eine direkte
Kommunikationsverbindung zwischen den Steuergeräten herstellbar, wobei bevorzugt eine bidirektionale Kommunikationsverbindung aufgebaut werden kann. Dass die Steuergeräte zur Kommunikation miteinander eingerichtet sind, bedeutet insbesondere, dass diese durch entsprechende hardwareseitige und/oder softwaresei tige Ausgestaltung in der Lage sind, mit einem weiteren Steuergerät - und damit miteinander - zu kommunizieren. Insbesondere kann ein Steuergerät zur Kommunikation mit einem weiteren Steuergerät dadurch eingerichtet sein, dass es eine zur Kommunikation mit dem weiteren Steuergerät geeignete Schnittstelle aufweist. Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die direkte
Kommunikationsverbindung zwischen den Steuergeräten der Antriebsaggregate herstellbar ist. Die direkte Kommunikationsverbindung ist also bevorzugt insbesondere zwischen dem ersten Steuergerät des ersten Antriebsaggregats und dem zweiten Steuergerät des zweiten
Antriebsaggregats herstellbar. Auf diese Weise können die Antriebsaggregate in geeigneter und schneller Weise miteinander kommunizieren.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Antriebsaggregate
Schnittstellen zur Herstellung der direkten Kommunikationsverbindung, insbesondere
Schnittstellen zu einem Kommunikationsnetzwerk, aufweisen. Insbesondere weist bevorzugt das erste Antriebsaggregat eine erste Schnittstelle auf, wobei das zweite Antriebsaggregat eine zweite Schnittstelle aufweist. Eine solche Schnittstelle kann als Hardware- und/oder als
Software-Schnittstelle ausgebildet sein. Es ist möglich, dass die Schnittstelle eine
Verbindungseinrichtung zum Anschluss eines Signalkabels aufweist. Zusätzlich oder alternativ ist es möglich, dass die Schnittstelle eingerichtet ist zur Umwandlung von Datenformaten.
Zusätzlich oder alternativ ist es möglich, dass die Schnittstelle ein Protokoll zur Einrichtung der direkten Kommunikationsverbindung, insbesondere zur Einrichtung des
Kommunikationsnetzwerks oder zur Anmeldung des ihr zugeordneten Antriebsaggregats an dem Kommunikationsnetzwerk aufweist. Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass wenigstens ein Steuergerät, ausgewählt aus dem ersten Steuergerät und dem zweiten Steuergerät, ein Einrichtungsmittel aufweist, welches ausgebildet ist zur Herstellung der direkten Kommunikationsverbindung. Ein solches Einrichtungsmittel kann als hardwareseitige Ausgestaltung, insbesondere als Hardware- Schnittstelle, und/oder als softwareseitige Ausgestaltung, beispielsweise als Protokoll zur Einrichtung einer direkten Kommunikationsverbindung, aber auch als Software-Schnittstelle, beispielsweise zur Umwandlung von Datenformaten ausgestaltet sein.
Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass das Einrichtungsmittel eine Schnittstelle aufweist oder als Schnittstelle ausgebildet ist. Die direkte Kommunikationsverbindung kann dann insbesondere hergestellt werden, indem eine geeignete Wirkverbindung des Steuergeräts mit einem weiteren Steuergerät über die Schnittstelle hergestellt wird. Bei der Schnittstelle kann es sich
grundsätzlich um eine virtuelle, insbesondere softwareseitige Schnittstelle und/oder um eine hardwareseitige Schnittstelle, insbesondere zur Steckverbindung mit einem Steckverbinder einer Signalleitung ausgebildet sein. Es ist möglich, dass das Einrichtungsmittel zusätzlich zu der Schnittstelle auch ein Protokoll zur Herstellung der direkten Kommunikationsverbindung aufweist.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die direkte
Kommunikationsverbindung eine bidirektionale Kommunikationsverbindung ist. Wie bereits zuvor ausgeführt, ermöglicht dies eine schnelle und einfache, unmittelbare Kommunikation zwischen den Antriebsaggregaten, insbesondere deren Steuergeräten, vorzugsweise auf einer gemeinsamen Hierarchieebene. Es wird ein Ausführungsbeispiel des Kraftfahrzeugs bevorzugt, das sich dadurch auszeichnet, dass die Antriebsaggregate ein Kommunikationsnetzwerk bilden. Dies ermöglicht eine besonders effiziente und funktionelle Kommunikation zwischen den Antriebsaggregaten. Dabei weist vorzugsweise jedes Antriebsaggregat innerhalb des Kommunikationsnetzwerks eine eigene, individuelle Adresse auf, über welche es eindeutig angesprochen werden kann. Die
Antriebsaggregate können in dem Kommunikationsnetzwerk direkt - insbesondere ohne Umweg über ein zentrales Kraftfahrzeug-Steuergerät - miteinander kommunizieren.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Steuergeräte der
Antriebsaggregate eingerichtet sind, um ein Kommunikationsnetzwerk zu bilden oder insbesondere Teil eines Kommunikationsnetzwerks zu sein. Das Kommunikationsnetzwerk kann insbesondere gebildet werden, indem wenigstens eine direkte Kommunikationsverbindung zwischen den Steuergeräten hergestellt wird. Es ist möglich, dass das Kommunikationsnetzwerk nur im Betrieb des Kraftfahrzeugs existiert, wobei die Steuergeräte insbesondere außerhalb des Betriebs des Kraftfahrzeugs stromlos und/oder ohne eine das Kommunikationsnetzwerk betreffende Funktion sind. Es ist aber auch möglich, dass das Kommunikationsnetzwerk zumindest zeitweise auch über den Betrieb des Kraftfahrzeugs hinaus besteht, beispielsweise um Überwachungsfunktionen, Kühlfunktionen, insbesondere Nachkühlfünktionen, Ladefunktionen von Energiespeichern, oder andere Funktionen bereitstellen und koordinieren zu können. Die Steuergeräte sind bevorzugt dadurch eingerichtet, um ein Kommunikationsnetzwerk zu bilden oder Teil eines Kommunikationsnetzwerks zu sein, dass sie ein Einrichtungsmittel zur
Herstellung der direkten Kommunikationsverbindung aufweisen, insbesondere eine Schnittstelle. Das Kommunikationsnetzwerk kann dann insbesondere gebildet werden, indem wenigstens eine direkte Kommunikationsverbindung hergestellt und/oder wenigstens eine Schnittstelle mit einer Signalleitung verbunden wird.
Es wird ein Ausführungsbeispiel des Kraftfahrzeugs bevorzugt, bei welchem dieses eine
Mehrzahl von Antriebsaggregaten aufweist, wobei es insbesondere mehr als zwei
Antriebsaggregate aufweist. Dies kann beispielsweise der Fall sein, wenn das Kraftfahrzeug als Schienenfahrzeug mit Mehrfachtraktion ausgebildet ist, wobei eine Mehrzahl von als
Triebwagen ausgebildeten Einzel-Kraftfahrzeugen zu einem Kraftfahrzeug zusammengeschaltet werden. Weist hierbei ein Triebwagen zwei separate Antriebsaggregate auf, kann das
Kraftfahrzeug dann beispielsweise bei Doppeltraktion vier Antriebsaggregate und bei
Dreifachtraktion sechs Antriebsaggregate aufweisen. Grundsätzlich ist eine beliebige Anzahl von Antriebsaggregaten in dem Kommunikationsnetzwerk verbindbar. Insbesondere bei einer größeren Anzahl von Antriebsaggregaten verwirklichen sich in besonderer Weise die Vorteile der direkten Kommunikationsverbindung, weil sich die Antriebsaggregate eigenständig untereinander synchronisieren und Funktionen untereinander aufteilen können. Dabei spielen insbesondere ansonsten problematische Laufzeiten von Signalen über Signalkabel der
Leittechnik keine Rolle mehr.
Es wird auch ein Ausführungsbeispiel des Kraftfahrzeugs bevorzugt, das sich dadurch
auszeichnet, dass wenigstens eines der Antriebsaggregate eine Brennkraftmaschine und eine elektrische Maschine aufweist, wobei es bevorzugt als hybrides Antriebsaggregat ausgebildet ist. Weiter umfasst dieses Antriebsaggregat vorzugsweise ein Getriebe, einen elektrischen Umrichter und einen elektrischen Energiespeicher, beispielsweise einen Lithium-Ionenspeicher. Ein solches Antriebsaggregat wird insbesondere bei Schienenfahrzeugen auch als„Powerpack" bezeichnet. In Zusammenhang mit einem solchen, insbesondere hybriden Antriebsaggregat verwirklichen sich in besonderer Weise die Vorteile der direkten Kommunikationsverbindung, weil solche Antriebsaggregate bereits für sich genommen eine Vielzahl verschiedener Antriebsfunktionen oder -arten aufweisen, wobei eine Synchronisation der Antriebsfunktionen Antriebsaggregat- übergreifend einen besonders effizienten Betrieb des Kraftfahrzeugs ermöglicht. Einem solchen, insbesondere hybriden Antriebsaggregat ist vorzugsweise ein Steuergerät zugeordnet, welches sowohl die Brennkraftmaschine als auch die elektrische Maschine ansteuert und/oder regelt. Der Brennkraftmaschine und der elektrischen Maschine ist also bei einem solchen, insbesondere hybriden Antriebsaggregat insbesondere ein gemeinsames Steuergerät zugeordnet. Es ist im Übrigen möglich, dass ein solches, insbesondere hybrides Antriebsaggregat mehr als eine elektrische Maschine, insbesondere zwei elektrische Maschinen aufweist.
Besonders bevorzugt wird ein Ausführungsbeispiel des Kraftfahrzeugs, bei welchem alle Antriebsaggregate als hybride Antriebsaggregate ausgebildet sind.
Ein hybrides Antriebsaggregat weist als Brennkraftmaschine vorzugsweise einen Dieselmotor auf. Alternativ ist es auch möglich, dass die Brennkraftmaschine als Gasmotor ausgebildet ist. Es ist aber auch eine andere Ausgestaltung der Brennkraftmaschine, beispielsweise als
Benzinmotor, möglich.
Alternativ oder zusätzlich ist es auch möglich, dass das Kraftfahrzeug wenigstens ein
Antriebsaggregat aufweist, welches als reine Brennkraftmaschine ohne elektrische Maschine - gegebenenfalls abgesehen von einer kleinen elektrischen Hilfsmaschine wie beispielsweise einer Lichtmaschine - ausgebildet ist. Das Antriebsaggregat weist dann vorzugsweise zusätzlich noch ein Getriebe auf. Die Brennkraftmaschine kann als Dieselmotor, als Gasmotor, als Benzinmotor oder in anderer geeigneter Weise ausgebildet sein.
Alternativ oder zusätzlich ist es auch möglich, dass das Kraftfahrzeug wenigstens ein
Antriebsaggregat aufweist, welches als reine elektrische Maschine ausgebildet ist.
Es wird auch ein Ausführungsbeispiel des Kraftfahrzeugs bevorzugt, das sich dadurch auszeichnet, dass wenigstens eines der Antriebsaggregate ein - insbesondere automatisiertes - Getriebe, insbesondere ein Lastschaltgetriebe, aufweist. In diesem Fall ist es über die direkte Kommunikationsverbindung in besonders günstiger Weise möglich, Schaltpunkte von Getrieben asynchron auszugestalten, um eine möglichst - gegebenenfalls vollständig - zugkraftunterbrechungsfreie Traktion für das Kraftfahrzeug zu verwirklichen. Besonders bevorzugt weist jedes der Antriebsaggregate des Kraftfahrzeugs ein - insbesondere
automatisiertes - Getriebe, vorzugsweise ein Lastschaltgetriebe, auf.
Unter einem Lastschaltgetriebe wird insbesondere ein Getriebe verstanden, bei dem eine
Übersetzung unter Last, also insbesondere während der Fahrt, vorzugsweise ohne Unterbrechung des Drehmoments, geändert werden kann. Dadurch können auch während eines Schaltvorganges Vortriebskräfte übertragen werden, das Kraftfahrzeug kann auch während des Schaltvorganges weiterbeschleunigen, es ergeben sich deshalb beim Schaltvorgang insbesondere keine
Komforteinbußen.
Es wird auch ein Ausführungsbeispiel des Kraftfahrzeugs bevorzugt, das sich dadurch auszeichnet, dass das Kraftfahrzeug als Schienenfahrzeug ausgebildet ist. Besonders bevorzugt ist das Kraftfahrzeug als Lokomotive, als Triebwagen oder Triebkopf, insbesondere als Railcar, oder als vollständiger Zug ausgebildet. Ein Triebwagen weist dabei vorzugsweise zwei
Kraftfahrzeug-Teile auf, die als A-Teil und als B-Teil bezeichnet werden. Jedem der beiden Triebwagenteile ist dabei vorzugsweise ein separates Antriebsaggregat zugeordnet. Das
Kraftfahrzeug kann eine Mehrzahl von Triebwagen als Einzel-Kraftfahrzeuge aufweisen, die zu dem Kraftfahrzeug zusammengekuppelt sind. Auf diese Weise ist es möglich, eine
Mehrfachtraktion zu verwirklichen, insbesondere eine Doppeltraktion oder eine
Dreifachtraktion. Das Kraftfahrzeug weist in diesem Fall dann beispielsweise vier oder sechs Antriebsaggregate auf, wie bereits zuvor erläutert. Bei einem Schienenfahrzeug mit seinen besonders vielfältigen Möglichkeiten, verschiedene Antriebsfunktionen oder -arten zu verwirklichen, realisieren sich insbesondere die Vorteile der direkten
Kommunikationsverbindung zwischen den Antriebsaggregaten.
Die Aufgabe wird insbesondere auch gelöst, indem ein Verfahren zum Betreiben eines
Kraftfahrzeugs geschaffen wird, wobei zwei Antriebsaggregate des Kraftfahrzeugs - insbesondere im Betrieb desselben - direkt miteinander kommunizieren. Dabei verwirklichen sich in Zusammenhang mit dem Verfahren insbesondere die Vorteile, die bereits in
Zusammenhang mit dem Kraftfahrzeug erläutert wurden.
Im Rahmen des Verfahrens wird bevorzugt ein Kraftfahrzeug nach einem der zuvor
beschriebenen Ausfuhrungsbeispiele, besonders bevorzugt ein Schienenfahrzeug, betrieben. Es ist möglich, dass im Rahmen des Verfahrens ein Einzel-Kraftfahrzeug betrieben wird, beispielsweise ein einzelner Triebwagen. Es ist aber auch möglich, dass das Kraftfahrzeug, welches im Rahmen des Verfahrens betrieben wird, ein aus einer Mehrzahl von
Einzelfahrzeugen zusammengesetztes Gesamt-Kraftfahrzeug ist. Auf diese Weise kann beispielsweise eine Mehrfachtraktion bei Schienenfahrzeugen verwirklicht werden, indem eine Mehrzahl von Triebwagen miteinander gekoppelt wird. Beispielsweise kann mit zwei aneinander gekoppelten Triebwagen eine Zweifachtraktion oder mit drei aneinander gekoppelten
Triebwagen eine Dreifachtraktion verwirklicht werden. Das im Rahmen des Verfahrens betriebene Kraftfahrzeug stellt in diesem Zusammenhang den Verband aus den Einzel- Kraftfahrzeugen, mithin das Gesamt-Kraftfahrzeug dar. Die Antriebsaggregate kommunizieren bevorzugt über die direkte Kommunikationsverbindung miteinander.
Bevorzugt wird eine Ausführungsform des Verfahrens, bei der vorgesehen ist, dass ein
Kommunikationsnetzwerk zwischen wenigstens zwei Antriebsaggregaten des Kraftfahrzeugs gebildet wird. Besonders bevorzugt wird ein Kommunikationsnetzwerk zwischen allen
Antriebsaggregaten des Kraftfahrzeugs gebildet. In einem Kommunikationsnetzwerk können alle miteinander verbundenen Antriebsaggregate direkt miteinander kommunizieren, ohne dass es eines Umwegs über ein zentrales Steuergerät bedarf.
Es wird eine Ausführungsform des Verfahrens bevorzugt, die sich dadurch auszeichnet, dass die Antriebsaggregate jeweils ein Steuergerät aufweisen, wobei die Steuergeräte vorzugsweise miteinander direkt, bevorzugt über ein Kommunikationsnetzwerk, kommunizieren.
Es wird insbesondere eine Ausführungsform des Verfahrens bevorzugt, die sich dadurch auszeichnet, dass den Antriebsaggregaten jeweils zugeordnete Steuergeräte - insbesondere zumindest im Betrieb des Kraftfahrzeugs - ein Kommunikationsnetzwerk bilden. Das
Kommunikationsnetzwerk ist also bevorzugt zwischen Steuergeräten der Antriebsaggregate ausgebildet, wobei diese innerhalb des Kommunikationsnetzwerks direkt und insbesondere bidirektional miteinander kommunizieren, ohne dass es eines Umwegs über ein zentrales Steuergerät oder eine Leittechnik bedarf.
Es wird eine Ausführungsform des Verfahrens bevorzugt, die sich dadurch auszeichnet, dass - vorzugsweise bei einem Starten des Kraftfahrzeugs, insbesondere bei einem Hochfahren oder Booten des Steuerungssystems des Kraftfahrzeugs - eine Position der einzelnen
Antriebsaggregate in dem Kraftfahrzeug ermittelt wird. Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, dass die Positionen der einzelnen Antriebsaggregate in dem Kraftfahrzeug vorbestimmt sind. Weiter ist es alternativ möglich, dass die Positionen der einzelnen Antriebsaggregate in dem Kraftfahrzeug vorgegeben werden. Eine besonders sinnvolle und effiziente Aufteilung von Antriebsfunktionen oder -arten auf die Antriebsaggregate kann dann erfolgen, wenn diese ihre jeweilige Position in dem Kraftfahrzeug kennen. Dass die Positionen der einzelnen Antriebsaggregate in dem Kraftfahrzeug vorbestimmt sind, bedeutet insbesondere, dass diese vorab bekannt, insbesondere in einer Speichereinrichtung, insbesondere in einem geeigneten Speicherbereich, beispielsweise in einem Feld, hinterlegt sind. Es bedarf in diesem Fall keiner Ermittlung der Positionen.
Dass die Positionen der Antriebsaggregate in dem Kraftfahrzeug vorgegeben werden, bedeutet insbesondere, dass diese vorab, insbesondere vor einem eigentlichen Betrieb des Kraftfahrzeugs, wenigstens einem Steuergerät des Kraftfahrzeugs, beispielsweise einem zentralen Steuergerät und/oder den Steuergeräten, welche den einzelnen Antriebsaggregate zugeordnet sind, bekannt gemacht werden. Dies kann beispielsweise automatisiert bei der Zusammenstellung des
Kraftfahrzeugs geschehen, insbesondere wenn dieses eine Mehrzahl von Einzel-Kraftfahrzeugen aufweist, oder es kann eine manuelle Eingabe der einzelnen Positionen der Antriebsaggregate erfolgen. Auch in diesem Fall bedarf es keiner Ermittlung der Positionen der Antriebsaggregate.
Dass die Positionen der einzelnen Antriebsaggregate in dem Kraftfahrzeug ermittelt werden, bedeutet insbesondere, dass diese bevorzugt weder vorbestimmt noch vorgegeben sind, sondern- vorzugsweise während des Betriebs des Kraftfahrzeugs und ganz bevorzugt in Echtzeit - durch geeignete Maßnahmen automatisch festgestellt werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird die Position der
Antriebsaggregate bezogen auf ein Einzel-Kraftfahrzeug bestimmt. Dabei erkennen die
Antriebsaggregate selbsttätig ihre Position innerhalb des Einzel-Kraftfahrzeugs, insbesondere ob sie dem A-Teil oder dem B-Teil eines Triebwagens zugeordnet sind. Eine solche
Positionserkennung kann beispielsweise durchgeführt werden, indem eine Verschaltungsvariante in dem Einzel-Kraftfahrzeug an den Schnittstellen der Antriebsaggregate vorgesehen ist. Auf diese Weise ist eine Unterscheidung der Antriebsaggregate auf Kraftfahrzeugteilebene möglich. Beispielsweise ist es möglich, dass in dem A-Teil ein Eingang eines Steuergeräts eines
Antriebsaggregats auf Masse geschaltet wird, während derselbe Eingang in dem B-Teil auf ein von Masse verschiedenes Potential gelegt wird. Ein Steuergerät eines Antriebsaggregats kann dann anhand des Potentials an diesem Eingang erkennen, ob es in dem A-Teil oder in dem B- Teil des Einzel-Kraftfahrzeugs angeordnet ist. Es können auch mehrere Eingänge entsprechend mit Verschaltungsvarianten versehen sein, um vorzugsweise eine Mehrzahl von Informationen an die Antriebsaggregate zu übermitteln. Alternativ oder zusätzlich wird bevorzugt eine Position der einzelnen Antriebsaggregate relativ zu einem Gesamt-Kraftfahrzeug ermittelt. Dies schließt ein, dass die Antriebsaggregate beispielsweise bei Mehrfachtraktion erkennen, in welchem Einzel-Kraftfahrzeug sie angeordnet sind. Dies kann beispielsweise über Signallaufzeiten geschehen, wobei zunächst ein Master- Steuergerät in dem Kommunikationsnetzwerk der Antriebsaggregate bestimmt wird, welches dann Signale an die anderen Steuergeräte aussendet und Antwortsignale empfängt, wobei die Signallaufzeiten zu den verschiedenen Steuergeräten ausgewertet werden und anhand dieser eine Relativlage der Antriebsaggregate bestimmt wird. Dabei ist es möglich, dass ein
Antriebsaggregat, welches einem aktiven Führerstand des Gesamt-Kraftfahrzeugs am nächsten liegt, als Master ausgewählt wird, oder von dem aktiven Führerstand die Information übertragen erhält, dass es sich bei diesem um das dem Führerstand nächstgelegene Antriebsaggregat handelt. Relativ zu diesem können dann die Lagen der anderen Antriebsaggregate bestimmt werden.
Alternativ oder zusätzlich ist es auch möglich, dass auf Einzel-Kraftfahrzeugebene zunächst festgestellt wird, welche Position das Einzel-Kraftfahrzeug innerhalb des Gesamt-Kraftfahrzeugs aufweist, was insbesondere geschehen kann, indem eine Fahrtrichtung, welche für das Gesamt- Kraftfahrzeug festgelegt wird, mit den Zuständen der Fahrzeug-Kupplungen, die zum Verbinden oder Koppeln der Einzel-Kraftfahrzeuge miteinander vorgesehen sind, der Einzel-Kraftfahrzeuge korreliert wird. Ist beispielsweise bei einem Einzel-Kraftfahrzeug die in Fahrtrichtung weisende Fahrzeug-Kupplung geöffnet, jedoch die gegen die Fahrtrichtung weisende Fahrzeug-Kupplung geschlossen, handelt es sich offensichtlich um das erste Einzel-Kraftfahrzeug in dem Verband. Ist umgekehrt die entgegen der Fahrtrichtung weisende Fahrzeug-Kupplung geöffnet und die in Fahrtrichtung weisende Fahrzeug-Kupplung geschlossen, handelt es sich offensichtlich um das letzte Einzel-Kraftfahrzeug in dem Verband. Sind dagegen beide Fahrzeug-Kupplungen des Einzel-Kraftfahrzeugs geschlossen, handelt es sich offenbar um ein Einzel-Kraftfahrzeug, das zwischen zwei anderen Einzel-Kraftfahrzeugen angeordnet ist. Entsprechende Feststellungen können durch ein Steuergerät auf Fahrzeug-Ebene getroffen werden, wobei entsprechende Informationen - gegebenenfalls über die zuvor erwähnten, geschalteten Eingänge - an die
Steuergeräte der Antriebsaggregate übermittelt werden. Auf diese Weise können die Fahrzeuge mit den Antriebsaggregaten zusammenwirken, um die Position der Antriebsaggregate im
Kraftfahrzeugverband festzustellen. Eine Positionsbestimmung der einzelnen Antriebsaggregate kann auch durch ein Signal eines einzelnen Steuergeräts eines Antriebsaggregats, sowie durch Aus- und Zuschalten der
Steuergeräte der anderen Antriebsaggregate bestimmt werden. Die hier beschriebenen, verschiedenen Vorgehensweisen zur Positionsbestimmung können insbesondere miteinander kombiniert werden, um möglichst vollständige und genaue
Informationen über die Positionen der einzelnen Antriebsaggregate sowohl innerhalb der Einzel- Kraftfahrzeuge als auch relativ zu dem Gesamt-Kraftfahrzeug zu erhalten. Alternativ oder zusätzlich ist bevorzugt vorgesehen, dass - vorzugsweise bei einem Starten des Kraftfahrzeugs - ein Master-Steuergerät - insbesondere ausgewählt aus den Steuergeräten, die den einzelnen Antriebsaggregaten zugeordnet sind - für das Kommunikationsnetzwerk bestimmt wird. Die anderen Steuergeräte werden vorzugsweise als Slave-Steuergeräte festgelegt. Es ist möglich, dass zusätzlich ein Ersatz-Master- Steuergerät bestimmt wird, welches solange als Slave-Steuergerät aktiv ist, solange das Master-Steuergerät fehlerfrei funktioniert, wobei es als Master- Steuergerät aktiviert wird, wenn das ursprüngliche Master-Steuergerät ausfällt. Ein Master-Steuergerät kann beispielsweise dadurch bestimmt werden, dass ein als erstes vollständig hochgefahrenes Steuergerät eines Antriebsaggregats sich selbst zum Master-Steuergerät erklärt und dies den übrigen Steuergeräten mitteilt. Alternativ sind andere, für sich genommen bekannte Vorgehensweisen möglich, um das Master-Steuergerät zu bestimmen.
Alternativ oder zusätzlich wird - vorzugsweise bei einem Starten des Kraftfahrzeugs - jedem Antriebsaggregat eine Adresse zugewiesen. Dabei ist es möglich, dass sich die Steuergeräte der Antriebsaggregate selbst eine Adresse zuweisen, oder dass das Master-Steuergerät sich selbst und den anderen Steuergeräten Adressen zuweist. Dabei erhält jedes Antriebsaggregat eine ihm eigene, individuelle Adresse, über die es in dem Kommunikationsnetzwerk eindeutig
angesprochen werden kann. Hierdurch können unsichere Zustände durch die Bildung von Klonen vermieden werden. Alternativ oder zusätzlich ist bevorzugt vorgesehen, dass - vorzugsweise beim Starten des Kraftfahrzeugs - wenigstens zwei Gruppen von Antriebsaggregaten gebildet werden. Diese Gruppen bilden bevorzugt Unternetzwerke des Kommunikationsnetzwerks. Beispielsweise ist es möglich, dass alle in einem A-Teil angeordneten Antriebsaggregate gemeinsam eine Gruppe bilden, die auch als A-Gruppe bezeichnet wird. In analoger Weise können alle in einem B-Teil angeordneten Antriebsaggregate eine Gruppe bilden, die als B-Gruppe bezeichnet wird. Die Bildung von Gruppen oder Unternetzwerken hat den Vorteil, dass Antriebsfunktionen oder - arten gruppenweise - und insbesondere zwischen den Gruppen zeitversetzt - ausgeführt werden können. Insbesondere ist es möglich, dass Antriebsfunktionen oder -arten durch im Vorfeld festgelegte Paare von Antriebsaggregaten abgestimmt zeitgleich Funktionen ausfuhren, wobei bestimmte Antriebsfunktionen oder -arten auch gezielt asynchron durch Paare von
Antriebsanlagen oder Gruppen beziehungsweise Unternetzwerke durchgeführt werden können.
In diesem Zusammenhang wird insbesondere eine Ausführungsform des Verfahrens bevorzugt, bei welcher wenigstens eine Betriebsfunktion des Kraftfahrzeugs mittels des
Kommunikationsnetzwerks zwischen den Antriebsaggregaten, insbesondere mittels des mit den Steuergeräten der Antriebsaggregate gebildeten Kommunikationsnetzwerks, abgestimmt und/oder durch einzelne Gruppen oder Paare von Antriebsaggregaten - vorzugsweise zeitversetzt - durchgeführt wird. Es ist auch möglich, dass die wenigstens eine Betriebsfunktion zwischen den Antriebsaggregaten und/oder Gruppen harmonisiert, insbesondere zeitgleich ohne Zeitversatz, durchgeführt wird. Die Abstimmung und/oder Aufteilung von Betriebsfunktionen auf verschiedene Antriebsaggregate oder Gruppen von Antriebsaggregaten hat den Vorteil, dass eine sehr flexible, kraftstoff- und emissionssparende und komfortable Steuerung des
Kraftfahrzeugs möglich wird. Beispielsweise können Schaltpunkte zwischen den einzelnen Antriebsaggregaten versetzt werden, sodass eine möglichst zugkraffunterbrechungsfreie Traktion verwirklicht wird. Andererseits können Betriebsfunktionen über alle Antriebsaggregate harmonisiert werden, sodass beispielsweise ein zeitgleiches Einsetzen von Traktion - insbesondere unter Volllast - mit minimiertem zeitlichen Versatz zwischen den
Antriebsaggregaten möglich ist. Dabei zeigt sich, dass bei einer herkömmlichen Verbindung von Antriebsaggregaten über ein Signalkabel zur Leittechnik Verzögerungen von bis zu 0,5
Sekunden im Signalempfang zwischen den Antriebsaggregaten auftreten können. Eine solche Verzögerung ist insbesondere beim Aufbringen der Antriebsleistung deutlich bemerkbar und führt zu Komforteinbußen. Aufgrund der Synchronisierung über die direkte
Kommunikationsverbindung und insbesondere das Kommunikationsnetzwerk ist es möglich, einen zeitlichen Versatz zwischen den Antriebsaggregaten auf weniger als 0,1 Sekunde zu verringern. Hierdurch wird der Komfort des Kraftfahrzeugs insbesondere beim Anfahren und beim Realisieren eines Volllastbetriebs deutlich erhöht. Es wird auch eine Ausfuhrungsform des Verfahrens bevorzugt, die sich dadurch auszeichnet, dass die wenigstens eine Betriebsfunktion ausgewählt ist aus einer Gruppe bestehend aus dem Schalten eines Getriebes, insbesondere eines Lastschaltgetriebes, einem Bereitstellen von Antriebsleistung, einer elektrischen oder verbrennungsmotorischen Leistungserzeugung, einem Versorgen eines Bordnetzes mit Strom, einem Bereitstellen von Bremsleistung, insbesondere mittels eines Retarders und/oder durch Rekuperation, einem Wechsel einer Antriebsart, insbesondere einem streckenabschnittbezogenen Wechsel einer Antriebsart, und einer
Eigendiagnose, insbesondere einer prädiktiven Wartungserkennung. Gemäß einer Ausfuhrungsform des Verfahrens ist es also möglich, dass das Schalten eines Getriebes, insbesondere eines Lastschaltgetriebes, mittels des Kommunikationsnetzwerks zwischen verschiedenen Antriebsaggregaten und/oder zwischen Gruppen von verschiedenen Antriebsaggregaten aufgeteilt oder abgestimmt wird. Dabei zeigt sich, dass insbesondere ein zeitliches Verteilen von Schaltpunkten auf die Antriebsaggregate oder Gruppen von
Antriebsaggregaten dazu beitragen kann, möglichst unterbrechungsfrei Zugkraft bereitzustellen und so Komforteinbußen beim Schaltvorgang zu vermeiden. Besonders bevorzugt wird dies angewendet auf das Schalten eines Lastschaltgetriebes. Hierbei handelt es sich um eine spezielle Form eines Fahrzeuggetriebes, bei dem eine Übersetzung unter Last, also während der Fahrt, ohne Unterbrechung des Drehmoments geändert werden kann. Dadurch ist es auch während des Schaltvorgangs möglich, Vortriebskräfte zu übertragen, sodass das Fahrzeug auch während des Schaltvorgangs weiter beschleunigt werden kann. Besonders bevorzugt wird das Verfahren angewendet auf ein automatisiertes Schaltgetriebe, insbesondere ein automatisiertes
Lastschaltgetriebe. Dabei werden die Schaltvorgänge automatisch durch ein im Steuergerät des Antriebsaggregats hinterlegtes Schaltprogramm durchgeführt.
Über die direkte Kommunikationsverbindung und/oder das Kommunikationsnetzwerk zwischen den Antriebsaggregaten ist es möglich, eine Abstimmung der Schaltvorgänge herbeizuführen. Dabei ist es wichtig, dass es keine Klone geben darf. Da aber in dem Kommunikationsnetzwerk jedes Antriebsaggregat und insbesondere jedes Steuergerät jedes Antriebsaggregats seine eigene, individuelle Adresse hat, ist es ohne weiteres möglich, die Schaltvorgänge für die
Antriebsaggregate einzeln oder Gruppenweise zu synchronisieren oder gezielte asynchron - also insbesondere mit definierter zeitlicher Verzögerung - durchzuführen. Dadurch kann ein - wenn auch beim Lastschaltgetriebe geringer - Drehmomenteinbruch während des Schaltvorgangs deutlich vermindert werden, insbesondere erfolgt kein Drehmomenteinbruch bei allen Getrieben des Kraftfahrzeugs gleichzeitig.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens ist vorgesehen, dass die zu einer A- Gruppe zusammengeschalteten Antriebsaggregate gemeinsam einen Schaltvorgang ausführen, wobei der Schaltvorgang durch die zu einer B-Gruppe zusammengeschalteten Antriebsaggregate zeitversetzt durchgeführt wird.
Alternativ oder zusätzlich ist im Rahmen des Verfahrens bevorzugt vorgesehen, dass das Bereitstellen von Antriebsleistung mittels des insbesondere von den Steuergeräten der
Antriebsaggregate gebildeten Kommunikationsnetzwerks zwischen den Antriebsaggregaten abgestimmt und/oder durch einzelne Gruppen von Antriebsaggregaten durchgeführt wird. Dabei ist besonders bevorzugt vorgesehen, dass die Antriebsleistung abhängig von einer
Momentenanforderung auf die Antriebsaggregate aufgeteilt wird. Bei Volllast, insbesondere beim Beschleunigen, arbeiten vorzugsweise alle Antriebsaggregate, wobei es aufgrund der direkten Kommunikationsverbindung möglich ist, die Antriebsaggregate mit äußerst geringer Zeitverzögerung von weniger als 0,1 Sekunde auf Volllastbetrieb zu schalten. Somit kann die volle Traktion über das gesamte Kraftfahrzeug nahezu gleichzeitig aufgebracht werden, was zum einen die Beschleunigungsleistung des Kraftfahrzeugs insbesondere beim Anfahren und zum anderen den Komfort deutlich erhöht. In anderen Fahrzuständen, insbesondere bei einer
Beharrungsfahrt, bei welcher typischerweise höchstens 50 % der Leistung bei Volllast oder noch weniger zur Überwindung des Luftwiderstands und des geringen Reibungswiderstands erforderlich ist, kann die Antriebsleistung nur durch eine Auswahl von Antriebsaggregaten bereitgestellt werden, wobei die anderen Antriebsaggregate zur Durchführung anderer
Funktionen genutzt werden können, beispielsweise zur Stromversorgung eines Bordnetzes. Es ist auch möglich, einzelne Antriebsaggregate gezielt im Leerlauf zu betreiben oder abzuschalten. Der Volllastanteil einzelner Antriebsaggregate kann so erhöht werden, sodass umgekehrt der Teillastanteil aller Antriebsaggregate gesenkt werden kann, was insgesamt zu
Kraftstoffeinsparungen führt. Auch die spezifischen Emissionen der Antriebsaggregate können so reduziert werden. Durch die direkte Kommunikation zwischen den Antriebsaggregaten kann stets eine unterbrechungsfreie Zugkraft bereitgestellt werden. Antriebsaggregate, die gerade keine Antriebsleistung bereitstellen, können auch eine Eigendiagnose, insbesondere eine prädiktive Wartungserkennung, durchführen. Alternativ oder zusätzlich ist bevorzugt vorgesehen, dass eine elektrische Leistungserzeugung sowie eine verbrennungsmotorische Leistungserzeugung abgestimmt zwischen den
Antriebsaggregaten und/oder durch einzelne Gruppen von Antriebsaggregaten durchgeführt wird. Insbesondere ist es im Teillastbereich des Kraftfahrzeugs möglich, dass einzelne
Antriebsaggregate verbrennungsmotorisch arbeiten und dabei sowohl mechanische
Antriebsleistung als auch elektrische Leistung erzeugen. Die elektrische Leistung kann wiederum in anderen Antriebsaggregaten, die momentan nicht verbrennungsmotorisch betrieben werden, genutzt werden, um elektrische Antriebsleistung zu erzeugen. Auch dies ermöglicht eine Erhöhung des Volllastanteils für die Antriebsaggregate sowie insbesondere eine Erniedrigung des Teillastanteils für alle Antriebsaggregate. Eine Aufteilung von elektrischer und
verbrennungsmotorischer Leistung ist selbstverständlich insbesondere bei Antriebsaggregaten möglich, die als hybride Antriebsaggregate ausgebildet sind.
Es ist auch möglich, unter bestimmten Bedingungen ein rein elektrisches Anfahren,
beispielsweise in einem Bahnhof, durclmiführen, indem alle Antriebsaggregate gemeinsam rein elektrische Antriebsleistung zur Verfügung stellen.
Alternativ oder zusätzlich ist vorgesehen, dass eine Stromversorgung für ein Bordnetz mittels des Kommunikationsnetzwerks zwischen den Antriebsaggregaten abgestimmt und/oder durch einzelne Gruppen von Antriebsaggregaten durchgeführt wird. Dabei können - wie bereits erwähnt - insbesondere Antriebsaggregate, die gerade keine Antriebsleistung zur Verfügung stellen, zur Stromversorgung des Bordnetzes genutzt werden.
Alternativ oder zusätzlich wird ein Bereitstellen von Bremsleistung mittels des
Kommunikationsnetzwerks zwischen den Antriebsaggregaten abgestimmt und/oder durch einzelne Gruppen von Antriebsaggregaten durchgeführt. Dabei kann die Bremsleistung - vorzugsweise ebenfalls aufgeteilt auf verschiedene Antriebsaggregate und/oder Gruppen von Antriebsaggregaten - insbesondere durch einen Retarder und/oder durch Rekuperation bereitgestellt werden. Die Aufteilung der Bremsleistung auf die Antriebsaggregate kann insbesondere genutzt werden, um den Bremsvorgang über das gesamte Kraftfahrzeug
harmonischer zu gestalten und so eine sicherere Lage desselben - insbesondere bei einem Schienenfahrzeug auf den Schienen - zu ermöglichen. Außerdem kann über die direkte
Kommunikationsverbindung eine unterbrechungsfreie Verzögerung gewährleistet werden. Über die direkte Kommunikationsverbindung ist es auch möglich, ein für das Gesamt-Kraftfahrzeug möglichst verschleißfreies Bremsen zu gewährleisten, weil gegebenenfalls vorhandene
Bremsleistungsreserven von Antriebsaggregaten sinnvoll eingesetzt werden können. Weiterhin kann ein Ladungszustand von den einzelnen Antriebsaggregaten zugeordneten Batterien oder Akkumulatoren bei der Aufteilung der Bremsleistung berücksichtigt werden, sodass
beispielsweise ein Antriebsaggregat, dessen Batterie oder Akkumulator nahezu vollständig geladen ist, Bremsleistung nicht durch Rekuperation, sondern vielmehr nur über einen Retarder oder auch gegebenenfalls durch mechanisches Bremsen bereitstellt, während dafür andere Antriebsaggregate, deren Batterien oder Akkumulatoren nicht vollständig gefüllt sind, in stärkerem Umfang Bremsleistung durch Rekuperation bereitstellen können.
Alternativ oder zusätzlich ist bevorzugt vorgesehen, dass ein Wechsel von Antriebsarten mittels des Kommunikationsnetzwerks zwischen den Antriebsaggregaten abgestimmt und/oder durch einzelne Gruppen von Antriebsaggregaten durchgeführt wird. Dabei kann insbesondere ein streckenabschnittbezogener Wechsel von Antriebsarten berücksichtigt werden. Solche
Vorgehensweisen zum streckenabschnittbezogenen Wechsel von Antriebsarten sind
beispielsweise in der internationalen Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer WO 2010/017887 AI sowie in der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2009 014 591 AI offenbart. Dabei kann ein elektronischer Streckenfahrplan als streckenabschnittbezogene
Geschwindigkeiten über ein Zugsteuergerät vorgegeben werden, wobei vor Fahrtantritt streckenabschnittbezogene Antriebsarten des Schienenfahrzeugs mittels des elektronischen
Streckenfahrplans prädiktiv bestimmt werden, wobei im Fahrbetrieb eine Positionsabweichung der Ist-Position zu einer aus dem elektronischen Streckenfahrplan ermittelten Soll-Position des Schienenfahrzeugs bestimmt wird, wobei anhand der Positionsabweichung eine Zeitreserve berechnet wird, und wobei in Abhängigkeit der Zeitreserve eine aktuelle Antriebsart beibehalten oder gewechselt wird. Solche streckenabschnittbezogenen Antriebsarten können nun mithilfe des Kommunikationsnetzwerks oder der direkten Kommunikationsverbindung zwischen den
Antriebsaggregaten in noch effizienterer Weise abgestimmt und auf die Antriebsaggregate verteilt werden. Dabei ist insbesondere eine verzögerungsfreie Harmonisierung zwischen den Antriebsaggregaten möglich.
Alternativ oder zusätzlich wird eine Eigendiagnose, insbesondere eine prädiktive
Wartungserkennung, bevorzugt mittels des Kommunikationsnetzwerks zwischen den
Antriebsaggregaten abgestimmt und/oder durch einzelne Gruppen von Antriebsaggregaten durchgeführt. Dabei können insbesondere Antriebsaggregate, die momentan keine Antriebsleistung bereitstellen, eine Eigendiagnose, insbesondere eine prädiktive
Wartungserkennung, durchführen. Dabei ist es möglich, dass eine entsprechende
Zustandsmeldung an den Kxaftfahrzeugführer ausgegeben wird. Die abgestimmte Ausführung der Funktionen durch die Antriebsaggregate oder durch im Vorfeld festgelegte Paare von Antriebsaggregaten, wird bevorzugt überwacht. Dabei darf es zu keinem unsicheren Zustand durch das Ausbleiben von Semaphoren kommen.
Im Rahmen des Verfahrens ist es auch möglich, dass ein Ausfall eines Antriebsaggregats über das Kommunikationsnetzwerk oder die direkte Kommunikationsverbindung durch die übrigen Antriebsaggregate kompensiert wird. Dadurch wird die Verfügbarkeit des Kraftfahrzeugs insgesamt erhöht.
Durch die direkte Kommunikationsverbindung oder das Kommunikationsnetzwerk ist es insbesondere auch möglich, dass für jedes Antriebsaggregat eine gleiche Software in den den Antriebsaggregaten jeweils zugeordneten Steuergeräten verwendet wird, ohne dass Kollisionen auftreten. Auch die Steuergeräte können vorzugsweise identisch gewählt werden. Durch die Bildung des Kommunikationsnetzwerks weisen sich diese jeweils eindeutige Adressen zu und bestimmen ihre Funktion als Master oder Slave in dem Kommunikationsnetzwerk, sodass Konflikte und/oder Kollisionen vermieden werden.
Insbesondere wird eine Ausführungsform des Verfahrens bevorzugt, bei welcher ein von dem Kraftfahrzeug zu erbringendes Soll-Drehmoment - insbesondere mittels der direkten
Kommunikationsverbindung oder mittels des Kommunikationsnetzwerks - auf die
Antriebsaggregate aufgeteilt wird. Diese Aufteilung wird dabei - insbesondere über die direkte Kommunikationsverbindung oder das Kommunikationsnetzwerk - zwischen den
Antriebsaggregaten kommuniziert. Bei dem Soll-Drehmoment kann es sich um ein Soll- Antriebsmoment oder ein Soll-Verzögerungs- und/oder -bremsmoment handeln. Die Aufteilung auf die Antriebsaggregate ermöglicht insbesondere das Fahren jedes Antriebsaggregats möglichst in seinem Bestpunkt, ein Leistungsmanagement, eine Harmonisierung zwischen den Antriebsaggregaten, insbesondere eine Berücksichtigung von deren Alter und/oder
Wartungszustand, sowie eine Berücksichtigung von den Antriebsaggregaten zugeordneten Radsätzen und/oder Drehgestellen. Dabei ist es insbesondere möglich, dass Antriebsaggregate, die eine bevorstehende Wartung erkennen und/oder ein erhöhtes Betriebsalter aufweisen, aktiv durch Abstimmung über die direkte Kommunikationsverbindung geschont werden, wobei sie insbesondere eine geringere Antriebsleistung, elektrische Leistung und/oder Bremsleistung aufbringen können, wobei die insoweit bei diesen Antriebsaggregaten ausfallende Leistung durch die übrigen
Antriebsaggregate bereitgestellt wird. Dabei ist es auch möglich, neuere, jüngere oder frisch gewartete Antriebsaggregate stärker zu belasten. Insgesamt ist es so über die direkte
Kommunikationsverbindung oder das Kommunikationsnetzwerk auch möglich, ein
Alterungsverhalten und einen Verschleiß zwischen den Antriebsaggregaten zu harmonisieren, sodass insgesamt der Lebenszyklus der Antriebsaggregate verlängert wird. Auch können Wartungsarbeiten an allen Fahrzeugteilen zeitlich konzentriert werden.
Weiterhin ist es über die direkte Kommunikationsverbindung oder das
Kommunikationsnetzwerk möglich, die Antriebsaggregate jeweils in ihrem Bestpunkt, also insbesondere in einem Betriebspunkt mit möglichst geringem spezifischen Kraftstoffverbrauch und möglichst geringen spezifischen Emissionen, zu betreiben. Dabei werden insbesondere Antriebs- und/oder Verzögerungsmomente aufgeteilt zwischen den Antriebsaggregaten.
Insgesamt ist so mittels des Kommunikationsnetzwerks oder mittels der direkten
Kommunikationsverbindung ein erweitertes Leistungsmanagement der Antriebsaggregate durchführbar.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird auch ein Zustand von den
Antriebsaggregaten zugeordneten Drehgestellen und/oder Radsätzen mit in die Aufteilung der Antriebs- und/oder Verzögerungsleistung einbezogen. Dabei ist die Leistung optimal auf die Radsätze und/oder Drehgestelle aufteilbar.
Das zuvor beschriebene Kraftfahrzeug ist vorzugsweise eingerichtet zur Durchführung einer der zuvor beschriebenen Ausführungsformen des Verfahrens. Dabei verwirklichen sich in besonderer Weise die Vorteile, die bereits in Zusammenhang mit dem Kraftfahrzeug und mit dem Verfahren erläutert wurden.
Zur Erfindung gehört auch ein Steuergerät für ein Antriebsaggregat, welches eingerichtet ist zur Verwendung in einem Kraftfahrzeug gemäß einem der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele, oder das eingerichtet ist zur Durchführung einer der zuvor beschriebenen Ausführungsformen des Verfahrens. Dabei ist insbesondere vorgesehen, dass das Steuergerät ein geeignetes Einrichtungsmittel, insbesondere eine geeignete Schnittstelle zur Bildung einer direkten Kommunikationsverbindung und insbesondere eines Kommunikationsnetzwerks aufweist.
Die Beschreibung des Kraftfahrzeugs einerseits und des Verfahrens andererseits sind
komplementär zueinander zu verstehen. Merkmale des Kraftfahrzeugs, die explizit oder implizit in Zusammenhang mit dem Verfahren beschrieben wurden, sind bevorzugt einzeln oder miteinander kombiniert Merkmale eines bevorzugten Ausführungsbeispiels des Kraftfahrzeugs. Verfahrensschritte, die explizit oder implizit in Zusammenhang mit dem Kraftfahrzeug beschrieben wurden, sind bevorzugt einzeln oder miteinander kombiniert Schritte einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens. Dieses zeichnet sich bevorzugt durch wenigstens einen Verfahrensschritt aus, der durch wenigstens ein Merkmal des Kraftfahrzeugs bedingt ist. Das Kraftfahrzeug zeichnet sich bevorzugt durch wenigstens ein Merkmal aus, welches durch wenigstens einen Schritt einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens bedingt ist.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen: Figur 1 eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels eines
Kraftfahrzeugs;
Figur 2 eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels eines
Kraftfahrzeugs, und
Figur 3 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform des Verfahrens.
Fig. 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines Kraftfahrzeugs 1, das hier als Schienenfahrzeug und insbesondere als Triebwagen oder Railcar ausgebildet ist. Der Triebwagen weist zwei Wagenteile auf, nämlich einen ersten Wagenteil A und einen zweiten Wagenteil B. Jedem Wagenteil ist ein Antriebsaggregat zugeordnet, nämlich dem ersten Wagenteil A ein erstes Antriebsaggregat 3.A und dem zweiten Wagenteil B ein zweites Antriebsaggregat 3.B. Bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Antriebsaggregate 3.A, 3.B als hybride
Antriebsaggregate und insbesondere identisch zueinander ausgebildet. Es wird daher im Folgenden nur das erste Antriebsaggregat 3.A näher erläutert. Alles hierzu Ausgeführte trifft genauso auf das zweite Antriebsaggregat 3.B zu.
Dem ersten Antriebsaggregat 3.A ist hier ein erstes Steuergerät 4.A zugeordnet, welches eingerichtet ist zur Steuerung und/oder Regelung des ersten Antriebsaggregats 3.A.
Entsprechend ist hier dem zweiten Antriebsaggregat 3.B ein zweites Steuergerät 4.B zugeordnet, welches eingerichtet ist zur Steuerung und/oder Regelung des zweiten Antriebsaggregats 3.B. Die Steuergeräte 4.A, 4.B sind eingerichtet, um miteinander zu kommunizieren. Das erste Antriebsaggregat 3.A weist eine Brennkraftmaschine 5 sowie eine elektrische
Maschine 7 auf. Außerdem weist das erste Antriebsaggregat 3.A ein Getriebe 9 auf, das bevorzugt als Lastschaltgetriebe, insbesondere als automatisiertes Lastschaltgetriebe ausgebildet ist. Die beiden Antriebsaggregate 3.A und 3.B sind - zumindest im Betrieb des Kraftfahrzeugs 1 - über eine direkte Kommunikationsverbindung 11 , insbesondere eine bidirektionale
Kommunikationsverbindung, miteinander verbunden. Dabei handelt es sich bevorzugt um einen elektronischen Datenbus, insbesondere einen CAN-Bus oder um eine Ethernet- Verbindung. Das erste Antriebsaggregat 3.A weist hier eine erste Schnittstelle 6.A auf, und das zweite
Antriebsaggregat weist eine zweite Schnittstelle 6.B auf. Bevorzugt weisen die Steuergeräte 4.A, 4.B jeweils die Schnittstellen 6. A, 6.B auf.
Die direkte Kommunikationsverbindung 11 besteht bevorzugt zwischen den Steuergeräten 4. A, 4.B, welche den Antriebsaggregaten 3.A, 3.B jeweils zugeordnet sind. Die direkte
Kommunikationsverbindung 11 kann insbesondere mittels der Schnittstellen 6.A, 6.B
eingerichtet werden.
Bevorzugt sind die Antriebsaggregate 3.A, 3.B Teil eines Kommunikationsnetzwerks 8 oder bilden das Kommunikationsnetzwerk 8, wobei insbesondere die Steuergeräte 4.A, 4.B Teil des Kommunikationsnetzwerks 8 sein können. Insbesondere weisen die Antriebsaggregate 3.A, 3.B bevorzugt die Schnittstellen 6.A, 6.B zu dem Kommunikationsnetzwerk 8 auf. Das
Kommunikationsnetzwerk 8 kann als drahtgebundenes Netzwerk oder als drahtloses Netzwerk, insbesondere als Funknetzwerk, ausgebildet sein. Insbesondere bei einem Starten des Kraftfahrzeugs 1 , vorzugsweise beim Booten eines Systems desselben, wird bevorzugt das Kommunikationsnetzwerk 8 zwischen den beiden
Antriebsaggregaten 3.A, 3.B gebildet. Dabei wird bevorzugt zunächst eine Position der einzelnen Antriebsaggregate 3.A, 3.B in dem Kraftfahrzeug 1 ermittelt. Bei dem hier dargestellten
Ausführungsbeispiel des Kraftfahrzeugs 1 wird vorzugsweise zunächst ermittelt, welches der Antriebsaggregate 3.A, 3.B dem ersten Wagenteil A und welches dem zweiten Wagenteil B zugeordnet ist. Dies kann beispielsweise über eine Verschaltungsvariante für die beiden
Antriebsaggregate 3.A, 3.B geschehen, beispielsweise dadurch, dass für das erste
Antriebsaggregat 3.A in dem ersten Wagenteil A ein Eingang auf Masse geschaltet wird, der für das zweite Antriebsaggregat 3.B in dem zweiten Wagenteil B auf einem von Masse
verschiedenen Potential liegt. Auf diese Weise können die im Übrigen identisch ausgebildeten Antriebsaggregate 3.A, 3.B, die vorzugsweise auch mit einer identischen Software ausgestattet sind, ihre Position selbsttätig erkennen.
Im Anschluss an die Positionsermittlung wird vorzugsweise ein Master- Steuergerät bestimmt. Beispielsweise ist es möglich, dass dasjenige Steuergerät 4.A, 4.B des Antriebsaggregats 3.A, 3.B, welches näher an einem für eine vorbestimmte Fahrtrichtung aktiven Führerstand des Kraftfahrzeugs 1 angeordnet ist, zuerst hochfährt und sich selbst die Masterfunktion zuweist. Vorzugsweise wird auch ein Ersatz-Master-Steuergerät bestimmt, welches die Masterfunktion übernimmt, falls das Master-Steuergerät ausfällt. Bei dem in Figur 1 dargestellten
Ausfuhrungsbeispiel wird trivialerweise dann das einzige verbleibende Steuergerät des weiteren Antriebsaggregats, dessen Steuergerät nicht Master-Steuergerät ist, zum Ersatz-Master- Steuergerät bestimmt.
Weiterhin wird jedem Antriebsaggregat 3.A, 3.B bevorzugt eine individuelle Adresse
zugewiesen. Insbesondere ist es möglich, dass sich die Antriebsaggregate 3.A, 3.B selbst eine Adresse zuweisen. Über das derart gebildete Kommunikationsnetzwerk 8 ist es möglich, die Steuergeräte 4.A, 4.B der Antriebsaggregate 3.A, 3.B und damit auch diese selbst zu synchronisieren, beispielsweise in Hinblick auf eine Getriebeschaltung, Rekuperation, elektrisches Anfahren, eine
unterbrechungsfreie Zugkraft, eine unterbrechungsfreie Verzögerung, ein Bereitstellen von Traktionsleistung, eine Stromversorgung, und/oder eine Eigendiagnose mit prädiktiver Wartungserkennung. Auch andere, zuvor bereits ausfuhrlicher beschriebene Betriebsfunktionen können über das Kommunikationsnetzwerk 8 auf die Antriebsaggregate 3.A, 3.B verteilt und synchronisiert, oder gezielt asynchron, insbesondere zeitversetzt, durchgeführt werden. Fig. 2 zeigt ein zweites Ausfuhrungsbeispiel eines Kraftfahrzeugs 1. Gleiche und
funktionsgleiche Elemente sind mit gleichen Bezugszeichen versehen, sodass insofern auf die vorangegangene Beschreibung verwiesen wird. Bei diesem Ausführungsbeispiel des
Kraftfahrzeugs 1 sind zwei Triebwagen als Einzel-Kraftfahrzeuge zu einem Gesamt- Kraftfahrzeug, nämlich zu dem Kraftfahrzeug 1, zusammengekuppelt. Die beiden Einzel- Kraftfahrzeuge sind dabei jeweils ausgebildet, wie das in Figur 1 dargestellte, erste
Ausführungsbeispiel des Kraftfahrzeugs 1.
Insbesondere sind hier ein erstes Einzel-Kraftfahrzeug 1.1 sowie ein zweites Einzel- Kraftfahrzeug 1.2 vorgesehen, wobei das erste Einzel-Kraftfahrzeug 1.1 einen ersten Wagenteil 1.1.A und einen zweiten Wagenteil 1.1.B aufweist, wobei das zweite Einzel-Kraftfahrzeug 1.2 einen ersten Wagenteil 1.2.A und einen zweiten Wagenteil 1.2.B aufweist.
Wie gemäß Figur 1 erläutert, ist jedem Wagenteil l.l.A, 1.1. B, 1.2.A, 1.2. B jeweils ein
Antriebsaggregat 3 zugeordnet, die hier als erstes Antriebsaggregat 3. LA, als zweites
Antriebsaggregat 3.1.B, als drittes Antriebsaggregat 3.2.A und als viertes Antriebsaggregat 3.2.B bezeichnet werden. Den Antriebsaggregaten 3 sind jeweils Steuergeräte 4 zugeordnet, nämlich ein erstes Steuergerät 4.1.A, ein zweites Steuergerät 4.1.B, ein drittes Steuergerät 4.2. A und ein viertes Steuergerät 4.2. B. Diese Antriebsaggregate 3 weisen auch Schnittstellen 6 auf, nämlich eine erste Schnittstelle 6. LA, eine zweite Schnittstelle 6.1.B, eine dritte Schnittstelle 6.2.A, und eine vierte Schnittstelle 6.2.B.
Alle Antriebsaggregate 3 - insbesondere deren Steuergeräte 4 - sind über die direkte
Kommunikationsverbindung 11 - Einzel-Kraftfahrzeugübergreifend - verbunden. Dabei wird bevorzugt analog zu der zur Figur 1 beschriebenen Vorgehensweise ein
Kommunikationsnetzwerk 8 zwischen den Antriebsaggregaten 3 und insbesondere zwischen den Steuergeräten 4 gebildet.
Dabei ist es möglich, dass jedes der Antriebsaggregate 3 seine Position relativ zu dem ihm zugeordneten Einzel-Kraftfahrzeug 1.1, 1.2 ermittelt. Zusätzlich ist es möglich, dass die Antriebsaggregate 3 ihre Position relativ zu dem Gesamt-Kraftfahrzeug 1 ermitteln. Dies kann beispielsweise in Kommunikation mit den Einzel-Kraftfahrzeugen 1.1, 1.2 durchgeführt werden, indem jedes Einzel-Kraftfahrzeug 1.1, 1.2 beispielsweise anhand der Fahrtrichtung und seiner Fahrzeug-Kupplungszustände - wie oben beschrieben - seine eigene Position innerhalb des Kraftfahrzeugs 1 ermittelt. Es ist dann möglich, das - in Fahrtrichtung gesehen - erste
Antriebsaggregat 3 zu identifizieren, wobei die übrigen Antriebsaggregate entweder ihre Position ebenfalls durch Kommunikation mit dem ihnen zugeordneten Einzel-Kraftfahrzeug 1.1, 1.2 bestimmen, oder indem ausgehend von dem ersten Antriebsaggregat eine Laufzeitmessung von Signalen zu den anderen Antriebsaggregaten durchgeführt wird und so deren Abstand von dem ersten Antriebsaggregat - in Fahrtrichtung gesehen - bestimmt wird.
Auch im Fall des zweiten Ausführungsbeispiels des Kraftfahrzeugs 1 wird vorzugsweise ein Master-Steuergerät sowie ein Ersatz-Master-Steuergerät bestimmt. Weiterhin wird jedem
Antriebsaggregat 3 eine Adresse zugewiesen.
Vorzugsweise werden wenigstens zwei Gruppen von Antriebsaggregaten 3 oder Unternetzwerke gebildet. Beispielsweise ist es möglich, dass diejenigen Antriebsaggregate 3.1.A, 3.2.A, welche einem ersten Wagenteil 1.1 A, 1.2.A zugeordnet sind, zu einer ersten Gruppe zusammengefasst, wobei die einem zweiten Wagenteil 1.1. B, 1.2.B zugeordneten Antriebsaggregate 3.1.B, 3.2. B zu einer zweiten Gruppe zusammengefasst werden. Betriebsfunktionen des Kraftfahrzeugs 1 können dann gruppenweise auf die Antriebsaggregate - hier insbesondere paarweise - aufgeteilt werden.
Eine solche Betriebsfunktion kann ausgewählt sein aus einer Gruppe bestehend aus einem Schalten des Getriebes 9, einem Bereitstellen von Antriebsleistung, einer elektrischen oder verbrennungsmotorischen Leistungserzeugung, einer Stromversorgung eines Bordnetzes, einem Bereitstellen von Bremsleistung, insbesondere über einen Retarder und/oder durch Rekuperation, einem Wechsel von insbesondere streckenabschnittsbezogenen Antriebsarten, und einer
Eigendiagnose, insbesondere einer prädiktiven Wartungserkennung.
Außerdem ist es möglich, dass über die direkte Kommunikationsverbindung 11 ein Soll- Drehmoment, insbesondere ein Soll-Antriebsmoment oder ein Soll-Bremsmoment, auf die verschiedenen Antriebsaggregate 3 aufgeteilt wird. Hierdurch können diese in ihrem Bestpunkt gefahren werden. Auch ein Leistungsmanagement ist möglich. Analog zu dem in Figur 2 dargestellten, zweiten Ausfuhrungsbeispiel des Kraftfahrzeugs 1 ist auch ein weiteres Ausführungsbeispiel möglich, bei welchem eine Dreifachtraktion verwirklicht ist, wobei ein weiterer Triebwagen an das Kraftfahrzeug 1 gemäß Figur 2 gekoppelt wird. Die Bildung eines Kommunikationsnetzwerks zwischen den Antriebsaggregaten funktioniert dann analog. Es können auch weitere Triebwägen hinzugefügt werden, um eine Mehrfachtraktion mit mehr als drei Einzel-Kraftfahrzeugen zu verwirklichen.
Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung einer Ausführungsform des Verfahrens. Dabei ist in Figur 3 dargestellt, wie eine Abstimmung zwischen Schaltprogrammen, die in den Steuergeräten von verschiedenen Antriebsaggregaten 3.A, 3.B hinterlegt sind, herbeigeführt werden kann, um eine Zeitverzögerung zwischen Schaltvorgängen der einzelnen, den Antriebsaggregaten 3.A, 3.B zugeordneten Getriebe 9 zu bewirken. Dabei wird also insbesondere eine
Schaltpunktverschiebung vorgenommen.
Zunächst erfolgt in einem zentralen Steuergerät 12 des Kraftfahrzeugs 1 - insbesondere abhängig von einem Fahrerwunsch F - eine Sollwertvorgabe 13 für eine Traktion, insbesondere indem ein Führer des Kraftfahrzeugs 1 einen Sollwert vorgibt. Diese Sollwertvorgabe wird durch das zentrale Steuergerät 12 des Kraftfahrzeugs 1 beispielsweise an die beiden Antriebsaggregate 3.A, 3.B, insbesondere an deren Steuergeräte 4.A, 4.B, gemäß Figur 1 übermittelt. Diese sind insoweit sternförmig oder parallel mit dem zentralen Steuergerät 12 verbunden. Allerdings sind die beiden Antriebsaggregate 3.A, 3.B zusätzlich über die direkte Kommunikationsverbindung 11 unmittelbar miteinander verbunden und kommunizieren direkt miteinander. Im Rahmen dieser direkten Kommunikation über die direkte Kommunikationsverbindung 11 wird hier festgelegt, dass das erste Antriebsaggregat 3.A einen Schaltvorgang 15 zuerst durchführt, während das zweite Antriebsaggregat 3.B eine Schaltpunktverzögerung 17 umsetzt. Nach der zwischen den Antriebsaggregaten 3.A, 3.B vereinbarten Schaltpunktverzögerung 17 führt auch das zweite Antriebsaggregat 3.B den Schaltvorgang 15 durch. Durch die mit der Schaltpunktverzögerung 17 herbeigeführte Differenz der Schaltprogramme in den verschiedenen Antriebsaggregaten 3.A, 3.B wird eine vollkommen unterbrechungsfreie Bereitstellung von Traktion und damit ein besonders hoher Fahrkomfort für das Kraftfahrzeug 1 verwirklicht. Insgesamt zeigt sich, dass durch das Kraftfahrzeug 1 und das Verfahren in besonders effizienter Weise insbesondere spezielle Betriebsfunktionen von Antriebsaggregaten 3 synchronisiert oder harmonisiert und insbesondere auch gezielt asynchron durchgeführt werden können.

Claims

ANSPRÜCHE
1. Kraftfahrzeug (1 ) mit einem ersten Antriebsaggregat (3. A) und mit einem zweiten
Antriebsaggregat (3.B), dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftfahrzeug (1) so ausgestaltet ist, dass eine direkte Kommunikationsverbindung (11) zwischen dem ersten Antriebsaggregat (3.A) und dem zweiten Antriebsaggregat (3.B) herstellbar ist.
2. Kraftfahrzeug (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste
Antriebsaggregat (3.A) und das zweite Antriebsaggregat (3.B) jeweils ein Steuergerät (4.A, 4.B) aufweisen, wobei diese Steuergeräte (4.A, 4.B) eingerichtet sind, um miteinander zu
kommunizieren.
3. Kraftfahrzeug (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die direkte Kommunikationsverbindung (11) zwischen Steuergeräten (4.A, 4.B) der
Antriebsaggregate (3.A, 3.B) herstellbar ist.
4. Kraftfahrzeug (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsaggregate (3.A, 3.B) Schnittstellen (6.A, 6.B) zu einem
Kommunikationsnetzwerk (8) aufweisen.
5. Kraftfahrzeug (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die direkte Kommunikations Verbindung (11) eine bidirektionale
Kommunikationsverbindung ist.
6. Kraftfahrzeug (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuergeräte (4.A, 4.B) der Antriebsaggregate (3.A, 3.B) eingerichtet sind, Teil eines Kommunikationsnetzwerks (8) zu sein.
7. Kraftfahrzeug (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eines der Antriebsaggregate (3.A, 3.B) eine Brennkraftmaschine (5) und eine elektrische Maschine (7) aufweist.
8. Kraftfahrzeug (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eines der Antriebsaggregate (3.A, 3.B) ein - vorzugsweise automatisiertes - Getriebe (9), insbesondere ein Lastschaltgetriebe, aufweist.
9. Kraftfahrzeug (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftfahrzeug (1) als Schienenfahrzeug ausgebildet ist.
10. Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs (1), insbesondere eines Kraftfahrzeugs (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei zwei Antriebsaggregate (3.A, 3.B) direkt miteinander kommunizieren.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsaggregate (3.A, 3.B) jeweils ein Steuergerät (4.A, 4.B) aufweisen, wobei die Steuergeräte (4.A, 4.B)
vorzugsweise über ein Kommunikationsnetzwerk (8) miteinander kommunizieren.
12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass
- eine jeweilige Position der Antriebsaggregate (3) in dem Kraftfahrzeug (1) vorbestimmt ist, oder vorgegeben oder ermittelt wird, und/oder dass
- ein Master-Steuergerät bestimmt wird.
13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine Betriebsfunktion des Kraftfahrzeugs (1) mittels eines mit den Steuergeräten (4.A, 4.B) der Antriebsaggregate (3.A, 3.B) gebildeten Kommunikationsnetzwerks (8) zwischen den Antriebsaggregaten (3.A, 3.B) abgestimmt und/oder durch einzelne Gruppen von Antriebsaggregaten (3.A, 3.B) - vorzugsweise zeitversetzt - durchgeführt wird.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Betriebsfunktion ausgewählt ist aus einer Gruppe bestehend aus einem Schalten eines Getriebes (9), insbesondere eines Lastschaltgetriebes, einem Bereitstellen von Antriebsleistung, einer elektrischen oder verbrennungsmotorischen Leistungsversorgung, einer Stromversorgung eines Bordnetzes, einem Bereitstellen von Bremsleistung, insbesondere über einen Retarder und/oder durch Rekuperation, einem Wechsel einer Antriebsart, und einer Eigendiagnose, insbesondere einer prädiktiven Wartungserkennung.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass ein von dem Kraftfahrzeug (1) zu erbringendes Soll-Drehmoment auf die verschiedenen
Antriebsaggregate (3.A, 3.B) aufgeteilt und diese Aufteilung zwischen den Antriebsaggregaten (3.A, 3.B) kommuniziert wird.
PCT/EP2016/000300 2015-02-20 2016-02-19 Kraftfahrzeug und verfahren zum betreiben eines kraftfahrzeugs Ceased WO2016131551A1 (de)

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