DE102020111361A1 - Traction energy storage system and drive train for a motor vehicle and motor vehicle - Google Patents

Traction energy storage system and drive train for a motor vehicle and motor vehicle Download PDF

Info

Publication number
DE102020111361A1
DE102020111361A1 DE102020111361.7A DE102020111361A DE102020111361A1 DE 102020111361 A1 DE102020111361 A1 DE 102020111361A1 DE 102020111361 A DE102020111361 A DE 102020111361A DE 102020111361 A1 DE102020111361 A1 DE 102020111361A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
storage unit
electrical storage
motor vehicle
electrical
storage system
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE102020111361.7A
Other languages
German (de)
Inventor
Daniel Loos
Matthias Wagner
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Bayerische Motoren Werke AG
Original Assignee
Bayerische Motoren Werke AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Bayerische Motoren Werke AG filed Critical Bayerische Motoren Werke AG
Priority to DE102020111361.7A priority Critical patent/DE102020111361A1/en
Publication of DE102020111361A1 publication Critical patent/DE102020111361A1/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • B60L58/18—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries of two or more battery modules
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L50/00—Electric propulsion with power supplied within the vehicle
    • B60L50/40—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by capacitors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L50/00—Electric propulsion with power supplied within the vehicle
    • B60L50/50—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells
    • B60L50/60—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells using power supplied by batteries
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • B60L58/18—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries of two or more battery modules
    • B60L58/20—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries of two or more battery modules having different nominal voltages
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)

Abstract

Es wird ein Traktionsenergiespeichersystem (22) für ein Kraftfahrzeug beschrieben, das eine erste elektrische Speichereinheit (24) und eine zweite elektrische Speichereinheit (30) umfasst. Dabei verfügt die erste elektrische Speichereinheit (24) über eine höhere maximal aufnehmbare Energiedichte als die zweite elektrische Speichereinheit (30) und die zweite elektrische Speichereinheit (30) über eine höhere maximal aufnehmbare Leistungsdichte als die erste elektrische Speichereinheit (24). Ferner sind die elektrischen Speichereinheiten (24, 30) voneinander elektrisch separat. Zudem werden ein Antriebsstrang (10) mit einem derartigen Traktionsenergiespeichersystem (22) und ein Kraftfahrzeug mit einem solchen Antriebsstrang (10) vorgestellt.A traction energy storage system (22) for a motor vehicle is described which comprises a first electrical storage unit (24) and a second electrical storage unit (30). The first electrical storage unit (24) has a higher maximum absorbable energy density than the second electrical storage unit (30) and the second electrical storage unit (30) has a higher maximum absorbable power density than the first electrical storage unit (24). Furthermore, the electrical storage units (24, 30) are electrically separate from one another. In addition, a drive train (10) with such a traction energy storage system (22) and a motor vehicle with such a drive train (10) are presented.

Description

Die Erfindung betrifft ein Traktionsenergiespeichersystem für ein Kraftfahrzeug, das eine erste elektrische Speichereinheit und eine zweite elektrische Speichereinheit umfasst. Dabei verfügt die erste elektrische Speichereinheit über eine höhere maximal aufnehmbare Energiedichte als die zweite elektrische Speichereinheit. Die zweite elektrische Speichereinheit verfügt über eine höhere maximal aufnehmbare Leistungsdichte als die erste elektrische Speichereinheit.The invention relates to a traction energy storage system for a motor vehicle which comprises a first electrical storage unit and a second electrical storage unit. The first electrical storage unit has a higher maximum energy density than the second electrical storage unit. The second electrical storage unit has a higher maximum power density that can be absorbed than the first electrical storage unit.

Ferner betrifft die Erfindung einen Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug, der mit einem solchen Traktionsenergiespeichersystem ausgestattet ist.The invention also relates to a drive train for a motor vehicle which is equipped with such a traction energy storage system.

Auch ist die Erfindung auf ein Kraftfahrzeug gerichtet, das einen derartigen Antriebsstrang umfasst.The invention is also directed to a motor vehicle that includes such a drive train.

Traktionsenergiespeichersysteme, damit ausgestattete Antriebsstränge und mit diesen versehene Kraftfahrzeuge der vorgenannten Art sind aus dem Stand der Technik bekannt. Dabei werden solche Traktionsenergiespeichersysteme aufgrund der Tatsache, dass sie zwei Speichereinheiten umfassen, auch als Dualspeichersysteme oder kurz als Dualspeicher bezeichnet. Für die erste elektrische Speichereinheit ist dabei auch der Begriff Hochenergiespeichereinheit gängig (Englisch, kurz: high energy) und für die zweite elektrische Speichereinheit der Begriff Hochleistungsspeichereinheit (Englisch, kurz: high power).Traction energy storage systems, drive trains equipped therewith and motor vehicles of the aforementioned type provided with them are known from the prior art. Due to the fact that they include two storage units, such traction energy storage systems are also referred to as dual storage systems or, for short, as dual storage. The term high-energy storage unit is also common for the first electrical storage unit (English, short: high energy) and the term high-performance storage unit (English, short: high power) is used for the second electrical storage unit.

Wie diese Bezeichnungen bereits suggerieren, dient die erste elektrische Speichereinheit also dazu, ein hohes Maß an Energie bereitzustellen. Dabei ist der Begriff der Energiedichte sowohl volumetrisch als auch gravimetrisch zu verstehen. Wenn das Traktionsenergiespeichersystem also in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs verwendet wird, dient die erste elektrische Speichereinheit insbesondere dazu, eine hohe elektrische Reichweite zu ermöglichen.As these terms already suggest, the first electrical storage unit is therefore used to provide a high level of energy. The term energy density is to be understood both volumetrically and gravimetrically. If the traction energy storage system is used in a drive train of a motor vehicle, the first electrical storage unit is used in particular to enable a long electrical range.

Die zweite elektrische Speichereinheit hingegen dient dazu, ein hohes Maß an Leistung bereitzustellen. Das soll insbesondere innerhalb kürzester Zeit, d.h. ohne zeitlichen Verzug oder Versatz, erfolgen. Dabei ist die Leistungsdichte sowohl volumetrisch als auch gravimetrisch zu verstehen. Wenn das Traktionsenergiespeichersystem also in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs verwendet wird, dien die zweite elektrische Speichereinheit dazu, starke Beschleunigungen zu ermöglichen und so zu einem sportlichen Fahrerlebnis beizutragen.The second electrical storage unit, on the other hand, is used to provide a high level of power. In particular, this should be done within the shortest possible time, i.e. without any delay or offset. The power density is to be understood both volumetrically and gravimetrically. If the traction energy storage system is used in a drive train of a motor vehicle, the second electrical storage unit is used to enable strong accelerations and thus contribute to a sporty driving experience.

Auch kann die zweite elektrische Speichereinheit dazu dienen, hohe Leistungen aufzunehmen, die insbesondere aus einem Rekuperationsvorgang des Antriebsstrangs resultieren. Auch das muss innerhalb kürzester Zeit erfolgen.The second electrical storage unit can also be used to absorb high powers, which result in particular from a recuperation process of the drive train. That too has to be done within a very short time.

Damit in beiden Speichereinheiten stets ein ausreichendes Maß an Energie zur Verfügung steht, ist es bekannt, diese über einen Gleichspannungswandler elektrisch zu koppeln. Somit kann Energie von der ersten elektrischen Speichereinheit in die zweite elektrische Speichereinheit übertragen werden und umgekehrt. Mit anderen Worten kann die erste elektrische Speichereinheit mittels der zweiten elektrischen Speichereinheit geladen werden und umgekehrt.In order that a sufficient amount of energy is always available in both storage units, it is known to electrically couple them via a DC voltage converter. Energy can thus be transferred from the first electrical storage unit to the second electrical storage unit and vice versa. In other words, the first electrical storage unit can be charged by means of the second electrical storage unit and vice versa.

Derartige Traktionsenergiespeichersysteme beanspruchen einen vergleichsweise großen Bauraum. Somit können auch damit ausgestattete Antriebsstränge nicht kompakt ausgeführt werden. Aus diesen Gründen besteht im Stand der Technik eine Herausforderung darin, Traktionsenergiespeichersysteme der genannten Art platzsparend in Antriebsstränge und Kraftfahrzeuge zu integrieren.Such traction energy storage systems take up a comparatively large amount of space. Thus, drive trains equipped with them cannot be made compact either. For these reasons, there is a challenge in the prior art in integrating traction energy storage systems of the type mentioned in drive trains and motor vehicles in a space-saving manner.

Die Aufgabe der Erfindung besteht somit darin, ein Traktionsenergiespeichersystem anzugeben, das vergleichsweise kompakt aufgebaut ist. Darüber hinaus soll das Traktionsenergiespeichersystem kostengünstig herstellbar sein.The object of the invention is therefore to provide a traction energy storage system that is comparatively compact. In addition, the traction energy storage system should be inexpensive to manufacture.

Die Aufgabe wird durch ein Traktionsenergiespeichersystem der eingangs genannten Art gelöst, bei dem die erste elektrische Speichereinheit von der zweiten elektrischen Speichereinheit elektrisch separat ist. Das gilt insbesondere während des Betriebs des Traktionsenergiespeichersystems, also in einem Zustand, in dem es in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs verbaut ist.The object is achieved by a traction energy storage system of the type mentioned at the outset, in which the first electrical storage unit is electrically separate from the second electrical storage unit. This applies in particular during the operation of the traction energy storage system, that is to say in a state in which it is installed in a drive train of a motor vehicle.

Elektrisch separat bedeutet dabei, dass zwischen der ersten elektrischen Speichereinheit und der zweiten elektrischen Speichereinheit keine elektrische Kopplung, insbesondere keine galvanische Verbindung besteht. Mit anderen Worten entfällt der aus dem Stand der Technik bekannte Gleichspannungswandler. Dadurch benötigt das Traktionsenergiespeichersystem im Vergleich zu bekannten Traktionsenergiespeichersystemen nur einen vergleichsweise kleinen Bauraum. Darüber hinaus reduzieren sich durch den Entfall des Gleichspannungswandlers die Kosten, die zur Herstellung eines derartigen Traktionsenergiespeichersystems notwendig sind. Ferner lässt sich ein solches Traktionsenergiespeichersystem aufgrund der fehlenden elektrischen Kopplung flexibel innerhalb eines Antriebsstrangs anordnen.Electrically separate means that there is no electrical coupling, in particular no galvanic connection, between the first electrical storage unit and the second electrical storage unit. In other words, the DC voltage converter known from the prior art is omitted. As a result, the traction energy storage system requires only a comparatively small installation space compared to known traction energy storage systems. In addition, the omission of the DC-DC converter reduces the costs that are necessary to produce such a traction energy storage system. Furthermore, due to the lack of electrical coupling, such a traction energy storage system can be arranged flexibly within a drive train.

Die elektrischen Speichereinheiten des erfindungsgemäßen Traktionsenergiespeichersystems können darüber hinaus dazu ausgebildet sein, über eine Straße, auf der ein mit dem Traktionsenergiespeichersystem ausgestattetes Fahrzeug fährt, gekoppelt zu werden. Es kann dadurch im Betrieb des Traktionsenergiespeichersystems weiterhin die erste elektrische Speichereinheit mittels der zweiten elektrische Speichereinheit geladen werden, indem ein damit ausgestattetes Kraftfahrzeug durch die zweite elektrische Speichereinheit angetrieben wird und zeitgleich mittels der ersten elektrischen Antriebseinheit in die erste elektrische Speichereinheit Antriebsenergie rekuperiert wird. Umgekehrt gilt dasselbe. Damit wird trotz fehlender elektrischer Kopplung der beiden Speichereinheiten sichergestellt, dass diese stets jeweils ein gewünschtes Maß an gespeicherter Energie zur Verfügung stellen.The electrical storage units of the traction energy storage system according to the invention can also be designed to use a road on which one with the Traction energy storage system equipped vehicle drives to be coupled. As a result, the first electrical storage unit can continue to be charged by means of the second electrical storage unit when the traction energy storage system is in operation, in that a motor vehicle equipped with it is driven by the second electrical storage unit and at the same time drive energy is recuperated into the first electrical storage unit by means of the first electrical drive unit. The reverse is also true. Despite the lack of electrical coupling between the two storage units, this ensures that they always provide a desired amount of stored energy.

Gemäß einer Ausführungsform umfasst die erste elektrische Speichereinheit wenigstens eine Batteriezelle. Insbesondere handelt es sich bei der Batteriezelle um eine Lithium-Ionen-Zelle. Batteriezellen und insbesondere Lithium-Ionen-Zellen sind an sich aus dem Stand der Technik bekannt und haben sich dort bewährt. Sie verfügen über eine vergleichsweise hohe maximal aufnehmbare Energiedichte.According to one embodiment, the first electrical storage unit comprises at least one battery cell. In particular, the battery cell is a lithium-ion cell. Battery cells and in particular lithium-ion cells are known per se from the prior art and have proven themselves there. They have a comparatively high maximum energy density that can be absorbed.

Die zweite elektrische Speichereinheit kann wenigstens einen elektrischen Kondensator umfassen. Dieser Kondensator ist bevorzugt als Doppelschichtkondensator, insbesondere sogenannter Superkondensator ausgebildet (Englisch: supercapacitor, kurz: supercap). Kondensatoren weisen eine vergleichsweise hohe maximal aufnehmbare Leistungsdichte auf. Das gilt insbesondere im Vergleich zu Batteriezellen.The second electrical storage unit can comprise at least one electrical capacitor. This capacitor is preferably designed as a double-layer capacitor, in particular what is known as a supercapacitor (English: supercapacitor, for short: supercap). Capacitors have a comparatively high maximum power density that can be absorbed. This is especially true in comparison to battery cells.

Vorteilhafterweise ist die maximal aufnehmbare Energiedichte der ersten elektrischen Speichereinheit mindestens dreimal so hoch wie die maximal aufnehmbare Energiedichte der zweiten elektrischen Speichereinheit. Insbesondere ist sie mindestens fünfmal oder mindestens zehnmal so hoch. Das Traktionsenergiespeichersystem verfügt also global gesehen über eine sehr hohe, maximal aufnehmbare Energiedichte. Damit lässt sich mittels des Traktionsenergiespeichersystems eine hohe elektrische Reichweite realisieren, wenn es in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs verbaut ist.The maximum energy density that can be absorbed by the first electrical storage unit is advantageously at least three times as high as the maximum energy density that can be absorbed by the second electrical storage unit. In particular, it is at least five times or at least ten times as high. From a global perspective, the traction energy storage system has a very high, maximally absorbable energy density. A high electrical range can thus be achieved by means of the traction energy storage system if it is installed in a drive train of a motor vehicle.

Bevorzugt ist die maximal aufnehmbare Leistungsdichte der zweiten elektrischen Speichereinheit mindestens dreimal so hoch wie die maximal aufnehmbare Leistungsdichte der ersten elektrischen Speichereinheit. Insbesondere ist sie mindestens fünfmal oder mindestens zehnmal so hoch. Das Traktionsenergiespeichersystem weist also global gesehen eine sehr hohe maximal aufnehmbare elektrische Leistungsdichte auf, sodass sich mittels des Traktionsenergiespeichersystems starke Beschleunigungen realisieren lassen, wenn es in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs verbaut ist.The maximum power density that can be absorbed by the second electrical storage unit is preferably at least three times as high as the maximum power density that can be absorbed by the first electrical storage unit. In particular, it is at least five times or at least ten times as high. From a global perspective, the traction energy storage system therefore has a very high maximum electrical power density that can be absorbed, so that strong accelerations can be achieved by means of the traction energy storage system when it is installed in a drive train of a motor vehicle.

Darüber hinaus wird die Aufgabe durch einen Antriebsstrang der eingangs genannten Art gelöst, der ein erfindungsgemäßes Traktionsenergiespeichersystem aufweist, wobei die erste elektrische Speichereinheit elektrisch mit einer ersten elektrischen Antriebseinheit gekoppelt ist und die zweite elektrische Speichereinheit elektrisch mit einer zweiten elektrischen Antriebseinheit gekoppelt ist. Dabei ist die erste elektrische Antriebseinheit von der zweiten elektrischen Antriebseinheit elektrischen separat. Die erste elektrische Antriebseinheit und die zweite elektrische Antriebseinheit können antriebsmäßig mit derselben oder unterschiedlichen Achsen gekoppelt sein. Dabei erfolgt die Kopplung der Speichereinheiten mit der jeweils zugeordneten elektrischen Antriebseinheit bevorzugt in an sich bekannter Weise über einen Wechselrichter. Eine die erste elektrische Antriebseinheit und die erste elektrische Speichereinheit umfassende Baugruppe und eine die zweite elektrische Antriebseinheit und die zweite elektrische Speichereinheit umfassende Baugruppe sind somit im Wesentlichen unabhängig voneinander innerhalb des Antriebsstrangs positionierbar. Die jeweiligen Positionen können flexibel gewählt werden. Zudem ist ein derartiger Antriebsstrang kompakt im Aufbau. Im Übrigen gelten die für das Traktionsenergiespeichersystem genannten Vorteile gleichermaßen für den Antriebsstrang und umgekehrt.In addition, the object is achieved by a drive train of the type mentioned, which has a traction energy storage system according to the invention, the first electrical storage unit being electrically coupled to a first electrical drive unit and the second electrical storage unit being electrically coupled to a second electrical drive unit. The first electric drive unit is electrically separate from the second electric drive unit. The first electric drive unit and the second electric drive unit can be drive-coupled to the same or different axles. In this case, the storage units are coupled to the respectively assigned electric drive unit, preferably in a manner known per se, via an inverter. An assembly comprising the first electrical drive unit and the first electrical storage unit and an assembly comprising the second electrical drive unit and the second electrical storage unit can thus be positioned essentially independently of one another within the drive train. The respective positions can be chosen flexibly. In addition, such a drive train is compact in structure. In addition, the advantages mentioned for the traction energy storage system apply equally to the drive train and vice versa.

Die erste elektrische Antriebseinheit ist bevorzugt antriebsmäßig mit einer Hinterachse gekoppelt. Die zweite elektrische Antriebseinheit ist vorzugsweise antriebsmäßig mit einer Vorderachse gekoppelt. In diesem Zusammenhang umfasst jede elektrische Antriebseinheit insbesondere einen oder zwei elektrische Antriebsmotoren. Nachdem also sowohl an der Vorderachse als auch an der Hinterachse jeweils nur eine elektrische Antriebseinheit vorgesehen ist, lassen sich diese einfach in den Gesamtaufbau eines Kraftfahrzeugs integrieren.The first electric drive unit is preferably drive-coupled to a rear axle. The second electric drive unit is preferably drive-coupled to a front axle. In this context, each electric drive unit comprises in particular one or two electric drive motors. Since only one electric drive unit is provided both on the front axle and on the rear axle, these can be easily integrated into the overall structure of a motor vehicle.

Indem die zweite elektrische Antriebseinheit antriebsmäßig mit der Vorderachse gekoppelt ist, lässt sich über die zweite elektrische Speichereinheit besonders effizient und zuverlässig Energie aus Bremsvorgängen rekuperieren. Mit anderen Worten kann durch diese Konfiguration ein im Vergleich zur Hinterachse hohes Rekuperationspotenzial an der Vorderachse genutzt werden.Since the second electric drive unit is drive-coupled to the front axle, the second electric storage unit can be used to recuperate energy from braking processes in a particularly efficient and reliable manner. In other words, this configuration makes it possible to use a high recuperation potential on the front axle compared to the rear axle.

Zusätzlich wir die Aufgabe durch ein Kraftfahrzeug der eingangs genannten Art gelöst, das einen erfindungsgemäßen Antriebsstrang aufweist, bei dem die zweite elektrische Speichereinheit angrenzend an einen Kofferraum oder in einem Vorderwagen des Kraftfahrzeugs angeordnet ist. An diesen Stellen lässt sich die zweite elektrische Speichereinheit aufwandsarm ins Kraftfahrzeug integrieren. Darüber hinaus wird bei dieser Konfiguration der für Fahrzeuginsassen zur Verfügung stehende Raum innerhalb des Kraftfahrzeugs nicht oder nur geringfügig beeinträchtigt. Hinzu kommt, dass auf diese Weise auch bekannte Traktionsenergiespeichersysteme, die lediglich über eine erste elektrische Speichereinheit verfügen, einfach um eine zweite elektrische Speichereinheit erweitert werden können. Die erfindungsgemäße Traktionsenergiespeichereinheit lässt sich also einfach nachrüsten. Im Übrigen gelten die für das Traktionsenergiespeichersystem und den Antriebsstrang genannten Vorteile gleichermaßen für das Kraftfahrzeug und umgekehrt.In addition, the object is achieved by a motor vehicle of the type mentioned at the outset, which has a drive train according to the invention, in which the second electrical storage unit is arranged adjacent to a trunk or in a front end of the motor vehicle. The second electrical storage unit can be integrated into the motor vehicle with little effort at these points. In addition, the space available for vehicle occupants is in this configuration not or only slightly impaired within the motor vehicle. In addition, known traction energy storage systems that only have a first electrical storage unit can easily be expanded by a second electrical storage unit in this way. The traction energy storage unit according to the invention can therefore be easily retrofitted. In addition, the advantages mentioned for the traction energy storage system and the drive train apply equally to the motor vehicle and vice versa.

Die Erfindung wird nachstehend anhand verschiedener Ausführungsbeispiele erläutert, die in den beigefügten Zeichnungen gezeigt sind. Es zeigen:

  • - 1 schematisch einen erfindungsgemäßen Antriebsstrang mit einem erfindungsgemäßen Traktionsenergiespeichersystem,
  • - 2 ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug gemäß einer ersten Ausführungsform, das mit dem Antriebsstrang aus 1 ausgestattet ist, und
  • - 3 ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug gemäß einer zweiten Ausführungsform, das mit dem Antriebsstrang aus 1 ausgestattet ist.
The invention is explained below on the basis of various exemplary embodiments which are shown in the accompanying drawings. Show it:
  • - 1 schematically a drive train according to the invention with a traction energy storage system according to the invention,
  • - 2 an inventive motor vehicle according to a first embodiment, which is made with the drive train 1 is equipped, and
  • - 3 an inventive motor vehicle according to a second embodiment, which is made with the drive train 1 Is provided.

1 zeigt einen Antriebsstrang 10 für ein Kraftfahrzeug. 1 shows a powertrain 10 for a motor vehicle.

Dieser umfasst eine erste elektrische Antriebseinheit 12, die im dargestellten Ausführungsbeispiel mit zwei elektrischen Antriebsmotoren 14, 16 ausgestattet ist.This includes a first electric drive unit 12th , which in the illustrated embodiment with two electric drive motors 14th , 16 Is provided.

Ferner ist eine zweite elektrische Antriebseinheit 18 vorgesehen, die einen elektrischen Antriebsmotor 20 umfasst.There is also a second electric drive unit 18th provided which has an electric drive motor 20th includes.

Zudem ist ein Traktionsenergiespeichersystem 22 vorgesehen, das eine erste elektrische Speichereinheit 24 und einen ersten Wechselrichter 26 aufweist.There is also a traction energy storage system 22nd provided that a first electrical storage unit 24 and a first inverter 26th having.

Dabei umfasst die erste elektrische Speichereinheit 24 mehrere Batteriezellen 28, von denen lediglich eine einzige exemplarisch dargestellt ist.The first electrical storage unit comprises 24 multiple battery cells 28 , of which only one is shown as an example.

In der gezeigten Ausführungsform handelt es sich bei den Batteriezellen 28 und Lithium-Ionen-Zellen.In the embodiment shown, these are the battery cells 28 and lithium-ion cells.

Das Traktionsenergiespeichersystem 22 weist darüber hinaus eine zweite elektrische Speichereinheit 30 auf, die eine Vielzahl an Kondensatoren 32 umfasst. Dabei ist aus Gründen der besseren Übersichtlichkeit lediglich ein einziger Kondensator 32 exemplarisch dargestellt.The traction energy storage system 22nd also has a second electrical storage unit 30th on that a variety of capacitors 32 includes. For the sake of clarity, there is only a single capacitor 32 shown as an example.

Dabei verfügt die erste elektrische Speichereinheit 24 über eine maximal aufnehmbare Energiedichte, die mindestens zehnmal so hoch ist wie die maximal aufnehmbare Energiedichte der zweiten elektrischen Speichereinheit 30. Dabei ist die Energiedichte sowohl volumetrisch als auch gravimetrisch zu verstehen.The first electrical storage unit has 24 via a maximum absorbable energy density that is at least ten times as high as the maximum absorbable energy density of the second electrical storage unit 30th . The energy density is to be understood both volumetrically and gravimetrically.

Zudem ist die maximal aufnehmbare Leistungsdichte der zweiten elektrischen Speichereinheit 30 mindestens zehnmal so hoch wie die maximal aufnehmbare Leistungsdichte der ersten elektrischen Speichereinheit 24. Auch die Leistungsdichte ist sowohl volumetrisch als auch gravimetrisch zu verstehen.In addition, it is the maximum power density that the second electrical storage unit can absorb 30th at least ten times as high as the maximum power density of the first electrical storage unit that can be absorbed 24 . The power density is also to be understood both volumetrically and gravimetrically.

Darüber hinaus ist die erste elektrische Speichereinheit 24 von der zweiten elektrischen Speichereinheit 30 elektrisch separat. D. h. die elektrischen Speichereinheiten 24, 30 sind elektrisch nicht gekoppelt.It is also the first electrical storage unit 24 from the second electrical storage unit 30th electrically separate. I. E. the electrical storage units 24 , 30th are not electrically coupled.

Ferner ist ein zweiter Wechselrichter 34 vorgesehen.There is also a second inverter 34 intended.

Die erste elektrische Speichereinheit 24 ist in diesem Zusammenhang über den ersten Wechselrichter 26 elektrisch mit der ersten elektrischen Antriebseinheit 12 gekoppelt. Die elektrischen Antriebsmotoren 14, 16 können also mittels in der ersten elektrischen Speichereinheit 24 gespeicherter Energie angetrieben werden.The first electrical storage unit 24 is in this regard about the first inverter 26th electrically with the first electric drive unit 12th coupled. The electric drive motors 14th , 16 can therefore by means of in the first electrical storage unit 24 stored energy.

Die zweite elektrische Speichereinheit 30 ist über den zweiten Wechselrichter 34 elektrisch mit der zweiten elektrischen Antriebseinheit 18 gekoppelt. Somit kann der elektrische Antriebsmotor 20 mittels Energie angetrieben werden, die in der zweiten elektrischen Speichereinheit 30 gespeichert ist.The second electrical storage unit 30th is about the second inverter 34 electrically with the second electric drive unit 18th coupled. Thus, the electric drive motor 20th powered by energy stored in the second electrical storage unit 30th is stored.

Dabei ist die erste elektrische Antriebseinheit 12 von der zweiten elektrischen Antriebseinheit 18 elektrisch separat.Here is the first electric drive unit 12th from the second electric drive unit 18th electrically separate.

2 zeigt ein Kraftfahrzeug 36 gemäß einer ersten Ausführungsform, das mit einem Antriebsstrang 10 gemäß 1 ausgestattet ist. 2 shows a motor vehicle 36 according to a first embodiment, which includes a drive train 10 according to 1 Is provided.

Dabei ist die erste elektrische Antriebseinheit 12 antriebsmäßig mit einer Hinterachse 38 gekoppelt. Die Antriebsmotoren 14, 16 können also die Räder der Hinterachse 38 antreiben.Here is the first electric drive unit 12th drive-wise with a rear axle 38 coupled. The drive motors 14th , 16 so can the wheels of the rear axle 38 drive.

Die zweite elektrische Antriebseinheit 18 ist antriebsmäßig mit einer Vorderachse 40 gekoppelt. Somit kann der Antriebsmotor 20 die Räder der Vorderachse antreiben.The second electric drive unit 18th is drive-wise with a front axle 40 coupled. Thus, the drive motor 20th drive the wheels of the front axle.

Die erste elektrische Speichereinheit 24 und der erste Wechselrichter 26 sind dabei im Bereich eines Unterbodens des Kraftfahrzeugs 36 positioniert.The first electrical storage unit 24 and the first inverter 26th are in the area of an underbody of the motor vehicle 36 positioned.

Die zweite elektrische Speichereinheit 30 und der zweite Wechselrichter 34 befinden sich in einem Bereich, der an einen Kofferraum 42 des Kraftfahrzeugs 36 angrenzt.The second electrical storage unit 30th and the second inverter 34 are located in an area that adjoins a trunk 42 of the motor vehicle 36 adjoins.

In 2 ist ein Kraftfahrzeug 36 gemäß einer zweiten Ausführungsform dargestellt. Das Kraftfahrzeug 36 dieser Ausführungsform unterscheidet sich lediglich dadurch von der Ausführungsform gemäß 2, dass die zweite elektrische Speichereinheit 30 und der zweite Wechselrichter 34 im Bereich eines Vorderwagens 44 angeordnet sind. Im Übrigen wird auf die vorstehenden Ausführungen verwiesen.In 2 is a motor vehicle 36 shown according to a second embodiment. The car 36 this embodiment only differs from the embodiment according to FIG 2 that the second electrical storage unit 30th and the second inverter 34 in the area of a front end 44 are arranged. For the rest, reference is made to the statements above.

Die Kraftfahrzeuge 36 gemäß beider Ausführungsformen weisen im Betrieb eine vergleichsweise hohe elektrische Reichweite auf, die aus der vergleichsweise hohen maximal aufnehmbaren Energiedichte der ersten elektrischen Speichereinheit 24 resultiert.The motor vehicles 36 According to both embodiments, have a comparatively high electrical range during operation, which is derived from the comparatively high maximum energy density of the first electrical storage unit that can be absorbed 24 results.

Darüber hinaus können die Kraftfahrzeuge 36 gemäß beider Ausführungsformen vergleichsweise stark elektrisch beschleunigt werden. Dies resultiert aus der hohen maximal aufnehmbaren Leistungsdichte der zweiten elektrischen Speichereinheit 30.In addition, the motor vehicles 36 are accelerated comparatively strongly electrically according to both embodiments. This results from the high maximum power density that can be absorbed by the second electrical storage unit 30th .

Die zweite elektrische Antriebseinheit 18 kann in Verbindung mit der zweiten elektrischen Speichereinheit 30 auch zur Rekuperation genutzt werden. Dabei ist die zweite elektrische Speichereinheit 30 ebenfalls dafür ausgebildet, vergleichsweise hohe Rekuperationsleistungen aufzunehmen.The second electric drive unit 18th can be in connection with the second electrical storage unit 30th can also be used for recuperation. This is the second electrical storage unit 30th also trained to absorb comparatively high recuperation capacities.

Es ist somit auch eine effiziente Rekuperation möglich, insbesondere bei starken Verzögerungen des Kraftfahrzeugs 36.Efficient recuperation is thus also possible, in particular when the motor vehicle decelerates heavily 36 .

Darüber hinaus kann Energie von der ersten elektrischen Speichereinheit 24 in die zweite elektrische Speichereinheit 30 übertragen werden, indem das Kraftfahrzeug 36 mittels in der ersten elektrischen Speichereinheit 24 aufgenommener Energie angetrieben wird und zumindest ein Teil dieser Energie mittels der zweiten elektrischen Antriebseinheit 18 in die zweite elektrische Speichereinheit 30 eingespeist, d.h. rekuperiert wird. Der elektrische Antriebsmotor 20 wirkt dann als Generator.In addition, energy can be obtained from the first electrical storage unit 24 into the second electrical storage unit 30th be transmitted by the motor vehicle 36 by means of in the first electrical storage unit 24 Absorbed energy is driven and at least part of this energy by means of the second electric drive unit 18th into the second electrical storage unit 30th fed in, ie recuperated. The electric drive motor 20th then acts as a generator.

In gleicher Weise kann Energie von der zweiten elektrischen Speichereinheit 30 in die erste elektrische Speichereinheit 24 übertragen werden. Dann wirkt zumindest einer der elektrischen Antriebsmotoren 14, 16 als Generator.In the same way, energy can be obtained from the second electrical storage unit 30th into the first electrical storage unit 24 be transmitted. Then at least one of the electric drive motors acts 14th , 16 as a generator.

Die beiden Speichereinheiten 24, 30 sind somit über eine Straße, auf der das Kraftfahrzeug 36 fährt, gekoppelt.The two storage units 24 , 30th are thus across a road on which the motor vehicle 36 drives, coupled.

Claims (8)

Traktionsenergiespeichersystem (22) für ein Kraftfahrzeug (36), mit einer ersten elektrischen Speichereinheit (24) und einer zweiten elektrischen Speichereinheit (30), wobei die erste elektrische Speichereinheit (24) über eine höhere maximal aufnehmbare Energiedichte verfügt als die zweite elektrische Speichereinheit (30) und die zweite elektrische Speichereinheit (30) über eine höhere maximal aufnehmbare Leistungsdichte verfügt als die erste elektrische Speichereinheit (24), dadurch gekennzeichnet, dass die erste elektrische Speichereinheit (24) von der zweiten elektrischen Speichereinheit (30) elektrisch separat ist.Traction energy storage system (22) for a motor vehicle (36), with a first electrical storage unit (24) and a second electrical storage unit (30), the first electrical storage unit (24) having a higher maximum energy density than the second electrical storage unit (30) ) and the second electrical storage unit (30) has a higher maximum absorbable power density than the first electrical storage unit (24), characterized in that the first electrical storage unit (24) is electrically separate from the second electrical storage unit (30). Traktionsenergiespeichersystem (22) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste elektrische Speichereinheit (24) wenigstens eine Batteriezelle (28), insbesondere wenigstens eine Lithium-Ionen-Zelle umfasst.Traction energy storage system (22) according to Claim 1 , characterized in that the first electrical storage unit (24) comprises at least one battery cell (28), in particular at least one lithium-ion cell. Traktionsenergiespeichersystem (22) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite elektrische Speichereinheit (30) wenigstens einen elektrischen Kondensator (32) umfasst.Traction energy storage system (22) according to Claim 1 or 2 , characterized in that the second electrical storage unit (30) comprises at least one electrical capacitor (32). Traktionsenergiespeichersystem (22) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die maximal aufnehmbare Energiedichte der ersten elektrischen Speichereinheit (24) mindestens dreimal so hoch, insbesondere mindestens fünfmal oder mindestens zehnmal so hoch, ist wie die maximal aufnehmbare Energiedichte der zweiten elektrischen Speichereinheit (30).Traction energy storage system (22) according to one of the preceding claims, characterized in that the maximum energy density that can be absorbed by the first electrical storage unit (24) is at least three times as high, in particular at least five times or at least ten times as high as the maximum energy density that can be absorbed by the second electrical storage unit ( 30). Traktionsenergiespeichersystem (22) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die maximal aufnehmbare Leistungsdichte der zweiten elektrischen Speichereinheit (30) mindestens dreimal so hoch, insbesondere mindestens fünfmal oder mindestens zehnmal so hoch, ist wie die maximal aufnehmbare Leistungsdichte der ersten elektrischen Speichereinheit (24).Traction energy storage system (22) according to one of the preceding claims, characterized in that the maximum power density of the second electrical storage unit (30) is at least three times as high, in particular at least five times or at least ten times as high as the maximum power density of the first electrical storage unit ( 24). Antriebsstrang (10) für ein Kraftfahrzeug (36), mit einem Traktionsenergiespeichersystem (22) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste elektrische Speichereinheit (24) elektrisch mit einer ersten elektrischen Antriebseinheit (12) gekoppelt ist und die zweite elektrische Speichereinheit (30) elektrisch mit einer zweiten elektrischen Antriebseinheit (18) gekoppelt ist, und wobei die erste elektrische Antriebseinheit (12) von der zweiten elektrischen Antriebseinheit (18) elektrischen separat ist.Drive train (10) for a motor vehicle (36), with a traction energy storage system (22) according to one of the preceding claims, wherein the first electrical storage unit (24) is electrically coupled to a first electrical drive unit (12) and the second electrical storage unit (30) is electrically coupled to a second electrical drive unit (18), and wherein the first electric drive unit (12) is electrically separate from the second electric drive unit (18). Antriebsstrang (10) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die erste elektrische Antriebseinheit (12) antriebsmäßig mit einer Hinterachse (38) gekoppelt ist und die zweite elektrische Antriebseinheit (18) antriebsmäßig mit einer Vorderachse (40) gekoppelt ist.Drive train (10) after Claim 6 , characterized in that the first electric drive unit (12) is drivingly coupled to a rear axle (38) and the second electric drive unit (18) is drivingly coupled to a front axle (40). Kraftfahrzeug (36) mit einem Antriebsstrang (10) nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite elektrische Speichereinheit (30) angrenzend an einen Kofferraum (42) oder in einem Vorderwagen (44) des Kraftfahrzeugs (36) angeordnet ist.Motor vehicle (36) with a drive train (10) Claim 6 or 7th , characterized in that the second electrical storage unit (30) is arranged adjacent to a trunk (42) or in a front end (44) of the motor vehicle (36).
DE102020111361.7A 2020-04-27 2020-04-27 Traction energy storage system and drive train for a motor vehicle and motor vehicle Pending DE102020111361A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102020111361.7A DE102020111361A1 (en) 2020-04-27 2020-04-27 Traction energy storage system and drive train for a motor vehicle and motor vehicle

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102020111361.7A DE102020111361A1 (en) 2020-04-27 2020-04-27 Traction energy storage system and drive train for a motor vehicle and motor vehicle

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102020111361A1 true DE102020111361A1 (en) 2021-10-28

Family

ID=78260718

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102020111361.7A Pending DE102020111361A1 (en) 2020-04-27 2020-04-27 Traction energy storage system and drive train for a motor vehicle and motor vehicle

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102020111361A1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102014119687A1 (en) 2013-12-31 2015-07-02 Infineon Technologies Austria Ag POWER SUPPLY AND SUPPLY SYSTEM
DE102017221758A1 (en) 2017-12-04 2019-06-06 Robert Bosch Gmbh Electric drive system and method for operating an electric drive system
DE202019105978U1 (en) 2019-06-05 2019-11-20 Johannes Köhler Electric vehicle with additional traction batteries
US20200114901A1 (en) 2018-10-10 2020-04-16 Mazda Motor Corporation Vehicle drive system

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102014119687A1 (en) 2013-12-31 2015-07-02 Infineon Technologies Austria Ag POWER SUPPLY AND SUPPLY SYSTEM
DE102017221758A1 (en) 2017-12-04 2019-06-06 Robert Bosch Gmbh Electric drive system and method for operating an electric drive system
US20200114901A1 (en) 2018-10-10 2020-04-16 Mazda Motor Corporation Vehicle drive system
DE202019105978U1 (en) 2019-06-05 2019-11-20 Johannes Köhler Electric vehicle with additional traction batteries

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2842814B1 (en) Vehicle trailer
DE112008000362B4 (en) Load driving device
DE102014109430A1 (en) Energy storage system and method for operating an energy storage system
DE102012003309A1 (en) Electrical energy system for use in e.g. motor vehicle, has direct current/direct current converters connected in parallel to partial line sections, where voltage outputs of converters are connected with low voltage side
DE102016123553A1 (en) Vehicle body for an electrically driven vehicle
DE102010007414A1 (en) Built-in module for use in passenger car, has axle carrier i.e. real wheel axle carrier, forming battery carrier, where battery is held and fixed at battery carrier and structures of battery and battery carrier are adapted to each other
EP1562252A1 (en) Power supply system
WO2006128599A1 (en) Energy storage device
DE102016007124A1 (en) Modular system and method for providing a plurality of variants of a drive arrangement of a vehicle
DE102017208030B4 (en) On-board network for a motor vehicle for providing a redundant power supply for safety consumers and motor vehicles
DE102021003680A1 (en) Modular system for several construction variants of a vehicle shell
DE102008061583A1 (en) Electrical drive system for vehicle, particularly electric vehicle, has electrical drive motor and two energy storage systems which are made of multiple energy storages
DE102015003231A1 (en) Method for supplying power to a vehicle electrical system of a motor vehicle
DE102019005732A1 (en) High-voltage system for a vehicle and method for operating a high-voltage system for a vehicle
DE102019118384A1 (en) MPE AXLE SET WITH A COMMON ECU
DE102016208148A1 (en) Energy storage system for an electrically powered vehicle
WO2019007730A1 (en) Motor vehicle and method for arranging at least one traction energy storage device in a motor vehicle
DE102020111361A1 (en) Traction energy storage system and drive train for a motor vehicle and motor vehicle
WO2018206372A1 (en) Drive unit for an electric vehicle, and motor vehicle
DE102018210124A1 (en) Battery case and motor vehicle with such a battery case
DE102021003851A1 (en) Electric drive system for a vehicle, as well as a method for operating a corresponding electric drive system
DE102013206299A1 (en) Multi-voltage on-board network e.g. dual-voltage on-board network for use in motor vehicle, has electrical machine that is switchable between sub-networks, and is integrated in parallel with direct current (DC)-DC converter
EP1470018B2 (en) Vehicle with braking energy accumulator
EP3150424B1 (en) Method and device for energy management in a motor vehicle having at least two driven vehicle axles
DE102020111101A1 (en) Accident safety device for a motor vehicle, motor vehicle and method for the controlled conversion of impact energy by means of an accident safety device

Legal Events

Date Code Title Description
R163 Identified publications notified