DE102021125224A1 - Drive system for a vehicle, vehicle with a drive system, method for operating a vehicle - Google Patents

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Markus Kraus
Andreas WOELLNER
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Antriebssystem (1) für ein Fahrzeug (10), insbesondere für ein Elektro- oder Hybridfahrzeug, mit einem ersten Bordnetz (3), das einen ersten Energiespeicher (5) und einen oder mehrere erste Traktionsantriebe (20) umfasst, mit einem zweiten Bordnetz (7), das einen zweiten Energiespeicher (8) und einen oder mehrere zweite Traktionsantriebe (22) umfasst, wobei das erste Bordnetz (3) und das zweite Bordnetz (7) separat ausgebildet und nicht miteinander koppelbar sind. Ferner betrifft die Erfindung ein Fahrzeug mit einem derartigen Antriebssystem (1) und mit einer ersten Achse (40), die ein erstes Rad (30) umfasst, welches durch einen der ersten Traktionsantriebe (20) antreibbar ist, und ein zweites Rad (32), welches durch einen der zweiten Traktionsantriebe (22) antreibbar ist. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betrieb eines solchen Fahrzeugs (10).

Figure DE102021125224A1_0000
The invention relates to a drive system (1) for a vehicle (10), in particular for an electric or hybrid vehicle, having a first vehicle electrical system (3) which comprises a first energy store (5) and one or more first traction drives (20). a second vehicle electrical system (7) which comprises a second energy store (8) and one or more second traction drives (22), the first vehicle electrical system (3) and the second vehicle electrical system (7) being designed separately and not being able to be coupled to one another. The invention also relates to a vehicle with such a drive system (1) and with a first axle (40) which comprises a first wheel (30) which can be driven by one of the first traction drives (20) and a second wheel (32) , which can be driven by one of the second traction drives (22). The invention also relates to a method for operating such a vehicle (10).
Figure DE102021125224A1_0000

Description

Die Erfindung betrifft ein Antriebssystem für ein Fahrzeug, insbesondere für ein Elektro- oder Hybridfahrzeug, mit einem ersten Bordnetz, das einen ersten Energiespeicher und einen oder mehrere erste Traktionsantriebe umfasst. Ferner betrifft die Erfindung ein Fahrzeug mit einem derartigen Antriebssystem. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betrieb eines solchen Fahrzeugs.The invention relates to a drive system for a vehicle, in particular for an electric or hybrid vehicle, with a first vehicle electrical system that includes a first energy store and one or more first traction drives. Furthermore, the invention relates to a vehicle with such a drive system. Furthermore, the invention relates to a method for operating such a vehicle.

Beispielsweise ist aus der DE 10 2018 131 363 A1 ein Hochvoltnetz für ein Elektro- oder Hybridfahrzeug mit mindestens einem Traktionsantrieb und einem zwei Hochvoltbatterien umfassenden Batteriesystem bekannt. Zudem ist in selbiger Offenlegungsschrift ein Verfahren zum Betrieb eines solchen Hochvoltnetzes mit zwei Hochvoltbatterien in einem Elektro- oder Hybridfahrzeug offenbart. Kommt es zu einem technischen Defekt in einer der Batterien, so kann die Energieversorgung der Traktionsantriebe weiterhin gewährleistet werden, indem die fehlerhafte Batterie deaktiviert wird. Das Fahrzeug kann in diesem Zustand weiter fortbewegt werden - beispielsweise bis zur nächsten Werkstatt. Kommt es jedoch zum Ausfall des gesamten Bordnetzes, können sämtliche Traktionsantriebe des Fahrzeugs nicht mehr mit Energie versorgt werden. Das Fahrzeug ist dann nicht mehr manövrierfähig. Der Ausfall der Manövrierfähigkeit kann zudem ein Sicherheitsrisiko darstellen, beispielsweise und insbesondere bei Ausfall des Bordnetzes auf einer Autobahn.For example, from the DE 10 2018 131 363 A1 a high-voltage network for an electric or hybrid vehicle with at least one traction drive and a battery system comprising two high-voltage batteries is known. In addition, the same published application discloses a method for operating such a high-voltage network with two high-voltage batteries in an electric or hybrid vehicle. If there is a technical defect in one of the batteries, the power supply to the traction drives can continue to be guaranteed by deactivating the defective battery. In this state, the vehicle can be moved further - for example to the nearest workshop. However, if the entire vehicle electrical system fails, all of the vehicle's traction drives can no longer be supplied with energy. The vehicle is then no longer manoeuvrable. The failure of the maneuverability can also pose a safety risk, for example and in particular if the vehicle electrical system fails on a freeway.

Vor diesem Hintergrund stellt sich die Aufgabe, die Manövrierfähigkeit von elektrisch betriebenen Fahrzeugen und damit einhergehend die Sicherheit für Fahrzeuginsassen zu erhöhen.Against this background, the task arises of increasing the maneuverability of electrically operated vehicles and the associated safety for vehicle occupants.

Die Aufgabe wird gelöst durch ein Antriebssystem für ein Fahrzeug, insbesondere für ein Elektro- oder Hybridfahrzeug, mit einem ersten Bordnetz, das einen ersten Energiespeicher und einen oder mehrere erste Traktionsantriebe umfasst, und einem zweiten Bordnetz, das einen zweiten Energiespeicher und einen oder mehrere zweite Traktionsantriebe umfasst, wobei das erste Bordnetz und das zweite Bordnetz separat ausgebildet und nicht miteinander koppelbar sind.The object is achieved by a drive system for a vehicle, in particular for an electric or hybrid vehicle, with a first vehicle electrical system, which includes a first energy store and one or more first traction drives, and a second vehicle electrical system, which includes a second energy store and one or more second Includes traction drives, the first electrical system and the second electrical system are formed separately and not coupled to each other.

Der Ausfall eines Bordnetzes in einem elektrisch betriebenen Fahrzeug führt dazu, dass der oder die Traktionsantriebe dieses Bordnetzes nicht mehr mit elektrischer Energie versorgt werden kann. Ein solcher Ausfall des oder der Traktionsantriebe kann zu einem Sicherheitsproblem werden. Die erfindungsgemäße Bereitstellung eines zweiten, separat ausgebildeten und mit dem ersten Bordnetz nicht verschaltbaren Bordnetzes führt eine Redundanz herbei. Bei einem Ausfall eines der Bordnetze kann das Antriebssystem ausschließlich mit dem jeweiligen anderen Bordnetz betrieben werden. Insofern ist es beispielsweise bei einem Ausfall des ersten Bordnetzes möglich, das Fahrzeug, welches mit dem Antriebssystem angetrieben wird, ausschließlich mit dem oder den zweiten Traktionsantrieben zu betreiben. Folglich kann die Manövrierfähigkeit des Fahrzeugs und die Sicherheit der Insassen des Fahrzeugs erhöht werden.The failure of an on-board network in an electrically operated vehicle means that the traction drive or drives of this on-board network can no longer be supplied with electrical energy. Such a failure of the traction drive or drives can become a safety problem. The provision according to the invention of a second, separately designed vehicle electrical system that cannot be connected to the first vehicle electrical system brings about redundancy. If one of the on-board networks fails, the drive system can only be operated with the respective other on-board network. In this respect it is possible, for example in the event of a failure of the first vehicle electrical system, to operate the vehicle, which is driven by the drive system, exclusively with the one or more second traction drives. Consequently, the maneuverability of the vehicle and the safety of the occupants of the vehicle can be increased.

Bevorzugt sind die ersten und/oder zweiten Traktionsantriebe als elektrische Antriebe ausgebildet. Der erste und/oder der zweite Energiespeicher kann als Batterie oder als Akkumulator ausgebildet sein. Besonders bevorzugt werden die Energiespeicher als Hochvoltbatterien, beispielsweise mit einer Nennspannung von je 400 V oder 800 V, ausgebildet. Als Hochvoltbatterien kommen insbesondere Lithium-Ionen-Batterien in Frage. Alternativ kann die Hochvoltbatterie als Feststoffbatterien ausgebildet sein, deren Elektrolyt aus festem Material besteht und den Vorteil mit sich bringt, dass bei gleichbleibender Batteriegröße höhere Reichweiten realisiert werden können. Zusätzlich ist es möglich, dass das jeweilige Bordnetz eine Brennstoffzelle aufweist.The first and/or second traction drives are preferably designed as electric drives. The first and/or the second energy store can be in the form of a battery or an accumulator. The energy stores are particularly preferably designed as high-voltage batteries, for example with a nominal voltage of 400 V or 800 V each. Lithium-ion batteries in particular come into consideration as high-voltage batteries. Alternatively, the high-voltage battery can be designed as a solid-state battery whose electrolyte is made of solid material and has the advantage that longer ranges can be achieved with the same battery size. In addition, it is possible for the respective vehicle electrical system to have a fuel cell.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung verfügt das Antriebssystem über eine Steuereinheit, die dazu konfiguriert ist, in einem Normalbetriebsmodus den einen oder die mehreren ersten Traktionsantriebe und den einen oder die mehreren zweiten Traktionsantriebe zur Fortbewegung des Fahrzeugs zu betreiben, einen Fehlerzustand in dem ersten Bordnetz zu erkennen und das Antriebssystem bei erkanntem Fehlerzustand in dem ersten Bordnetz von dem Normalbetriebsmodus in einen Notfallbetriebsmodus zu versetzen, in welchem zur Fortbewegung des Fahrzeugs ausschließlich der eine oder die mehreren zweiten Traktionsantriebe betrieben werden. In dem Normalbetriebsmodus steuert die Steuereinheit sowohl die Traktionsantriebe des ersten als auch die Traktionsantriebe des zweiten Bordnetzes an. Insofern können im Normalbetriebsmodus sämtliche Traktionsantriebe des Fahrzeugs zur Fortbewegung beitragen. Erkennt die Steuereinheit ausgehend vom Normalbetriebsmodus einen Fehlerzustand in einem der beiden Bordnetze, kann sie das Antriebssystem vom Normalbetriebsmodus in einen Notfallbetriebsmodus schalten. Hierbei wird das fehlerbehaftete Bordnetz abgeschaltet. Zur Fortbewegung des Fahrzeugs werden ausschließlich die Traktionsantriebe des noch funktionstüchtigen Bordnetzes verwendet. Im Notfallbetriebsmodus bleibt das Fahrzeug weiterhin manövrierfähig und kann zur nächsten Reparaturwerkstatt gefahren werden. Entbehrliche Verbraucher, die beispielsweise Komfortansprüchen gerecht werden, wie etwa eine Sitzheizung, können im Notfallbetriebsmodus abgeschaltet werden.According to an advantageous embodiment, the drive system has a control unit that is configured to operate the one or more first traction drives and the one or more second traction drives to move the vehicle in a normal operating mode, to detect a fault condition in the first vehicle electrical system and to switch the drive system from the normal operating mode to an emergency operating mode when a fault condition is detected in the first vehicle electrical system, in which only the one or more second traction drives are operated to move the vehicle. In the normal operating mode, the control unit controls both the traction drives of the first and the traction drives of the second vehicle electrical system. In this respect, all traction drives of the vehicle can contribute to locomotion in the normal operating mode. If, starting from the normal operating mode, the control unit detects a fault condition in one of the two vehicle electrical systems, it can switch the drive system from the normal operating mode to an emergency operating mode. Here, the faulty vehicle electrical system is switched off. Only the traction drives of the still functional vehicle electrical system are used to move the vehicle. In emergency mode, the vehicle remains manoeuvrable and can be driven to the nearest repair facility. Dispensable consumers that meet comfort requirements, such as seat heating, can be switched off in the emergency operating mode.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung weist das erste Bordnetz einen ersten Kommunikationskanal und das zweite Bordnetz einen zweiten Kommunikationskanal auf, wobei der erste Kommunikationskanal und der zweite Kommunikationskanal separat ausgebildet sind. Bevorzugt sind beide Kommunikationskanäle mit der Steuereinheit verbunden. Aufgrund der getrennten Realisierung des Informationsaustauschs ist das Antriebssystem weniger anfällig für technische Ausfälle als ein Antriebssystem, welches einen gemeinsamen Kommunikationskanal für beide Bordnetze aufweist. Bei einem Ausfall des Kommunikationskanals des ersten Bordnetzes kann das zweite Bordnetz über den separat ausgebildeten zweiten Kommunikationskanal gesteuert werden. Insofern ermöglicht die Redundanz der Kommunikationskanäle, dass das Antriebssystem und damit einhergehend das Fahrzeug auch im Falle einer technischen Störung in einem der Bordnetze funktionsfähig bleibt.According to an advantageous embodiment, the first vehicle electrical system has a first communication channel and the second vehicle electrical system has a second communication channel, with the first communication channel and the second communication channel being configured separately. Both communication channels are preferably connected to the control unit. Due to the separate implementation of the exchange of information, the drive system is less susceptible to technical failures than a drive system that has a common communication channel for both vehicle electrical systems. If the communication channel of the first vehicle electrical system fails, the second vehicle electrical system can be controlled via the separately formed second communication channel. In this respect, the redundancy of the communication channels makes it possible for the drive system and the vehicle to remain functional even in the event of a technical fault in one of the vehicle electrical systems.

Besonders bevorzugt ist eine Ausführung des Antriebssystems, bei welcher der eine oder die mehreren ersten Traktionsantriebe und der eine oder die mehreren zweiten Traktionsantriebe jeweils zum Antrieb genau eines Rades konfiguriert sind. Hierdurch kann jedes Rad individuell angesteuert werden und in einer etwaigen Gefahrensituation, beispielsweise infolge widriger Witterungsbedingungen oder aufgrund von unterschiedlicher Fahrbahnbeschaffenheit unter den einzelnen Rädern, eine Stabilisierung des Fahrzeugs und somit Sicherheit ermöglichen. Insbesondere wird es durch individuelle Ansteuerung der Traktionsantriebe möglich, ein Unter- und/oder Übersteuern des Fahrzeugs bei Kurvenfahrten zu unterbinden oder diesen zumindest entgegenzuwirken. Alternativ kann vorgesehen sein, dass der eine oder die mehreren ersten Traktionsantriebe und der eine oder die mehreren zweiten Traktionsantriebe dazu konfiguriert sind, jeweils genau zwei Räder des Fahrzeugs antreiben. In diesem Fall bildet jeder Traktionsantrieb gemeinsam mit den von ihm angetriebenen beiden Rädern eine elektrische Antriebsachse.An embodiment of the drive system in which the one or more first traction drives and the one or more second traction drives are each configured to drive precisely one wheel is particularly preferred. As a result, each wheel can be controlled individually and, in the event of a dangerous situation, for example due to adverse weather conditions or due to different road surface conditions under the individual wheels, the vehicle can be stabilized and thus made safer. In particular, individual control of the traction drives makes it possible to prevent or at least counteract understeering and/or oversteering of the vehicle when cornering. Alternatively, it can be provided that the one or more first traction drives and the one or more second traction drives are configured to each drive precisely two wheels of the vehicle. In this case, each traction drive forms an electric drive axle together with the two wheels it drives.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der eine oder die mehreren ersten Traktionsantriebe und der eine oder die mehreren zweiten Traktionsantriebe als Radnabenantrieb ausgebildet sind. Radnabenantriebe sind durch eine kompakte Bauweise gekennzeichnet, welche beispielsweise die Ausbildung von Antriebsmodulen für jedes einzelne Rad eines Fahrzeugs ermöglicht. Hierdurch können Fahrzeugarchitekturen ermöglicht werden, bei denen der Bauraum im Unterboden des jeweiligen Fahrzeugs zwischen den Rädern frei von mechanischen Antriebskomponenten ist. According to an advantageous embodiment of the invention, it is provided that the one or more first traction drives and the one or more second traction drives are designed as wheel hub drives. Wheel hub drives are characterized by a compact design, which, for example, allows the formation of drive modules for each wheel of a vehicle. As a result, vehicle architectures can be made possible in which the installation space in the underbody of the respective vehicle between the wheels is free of mechanical drive components.

Dieser Bauraum kann beispielsweise zur Anordnung eines Energiespeichers, insbesondere einer Batterie, genutzt werden.This installation space can be used, for example, for arranging an energy store, in particular a battery.

Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Fahrzeug mit einem vorstehend beschriebenen Antriebssystem, wobei das Fahrzeug eine erste Achse aufweist, die ein erstes Rad umfasst, welches durch einen der ersten Traktionsantriebe antreibbar ist, und ein zweites Rad aufweist, welches durch einen der zweiten Traktionsantriebe antreibbar ist.Another object of the invention is a vehicle with a drive system as described above, the vehicle having a first axle which includes a first wheel which can be driven by one of the first traction drives and a second wheel which can be driven by one of the second traction drives is.

Bei dem Fahrzeug können dieselben Vorteile erreicht werden, wie sie bereits im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Antriebssystem beschrieben worden sind. Insbesondere weist das Fahrzeug eine verbesserte Manövrierfähigkeit und erhöhte Sicherheit für dessen Insassen auf.The same advantages can be achieved in the vehicle as have already been described in connection with the drive system according to the invention. In particular, the vehicle has improved maneuverability and increased safety for its occupants.

Unter der ersten Achse des Fahrzeugs wird im Sinne der Erfindung nicht ein Maschinenelement verstanden, insbesondere nicht ein Maschinenelement, welches das erste und das zweite Rad verbindet. Vielmehr wird als Achse des Fahrzeugs eine Baugruppe verstanden, welche das erste und das zweite Rad des Fahrzeugs umfasst. Neben dem ersten und zweiten Rad kann die erste Achse Radträger, Lenker, Federn und/oder Dämpfer umfassen. Bevorzugt ist die erste Achse als Vorderachse oder als Hinterachse des Fahrzeugs ausgebildet.In the context of the invention, the first axle of the vehicle is not understood to be a machine element, in particular not a machine element which connects the first and the second wheel. Rather, an assembly is understood as the axle of the vehicle, which includes the first and the second wheel of the vehicle. In addition to the first and second wheel, the first axle can include wheel carriers, links, springs and/or dampers. The first axle is preferably designed as a front axle or as a rear axle of the vehicle.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung weist das Fahrzeug eine zweite Achse auf, die ein drittes Rad umfasst, welches durch einen der ersten Traktionsantriebe antreibbar ist, und ein viertes Rad, welches durch einen der zweiten Traktionsantriebe antreibbar ist. Durch die zweite Achse kann ein Fahrzeug mit mehreren angetriebenen Rädern an mehreren Achsen, insbesondere ein Fahrzeug mit Allradantrieb, bereitgestellt werden. Besonders bevorzugt ist die erste Achse als Vorderachse des Fahrzeugs und die zweite Achse als Hinterachse des Fahrzeugs ausgebildet oder andersherum.According to an advantageous embodiment, the vehicle has a second axle, which includes a third wheel, which can be driven by one of the first traction drives, and a fourth wheel, which can be driven by one of the second traction drives. The second axle can be used to provide a vehicle with multiple driven wheels on multiple axles, in particular a vehicle with all-wheel drive. Particularly preferably, the first axle is designed as the front axle of the vehicle and the second axle is designed as the rear axle of the vehicle, or vice versa.

Eine bevorzugte und besonders vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass das erste Rad und das dritte Rad bezüglich einer Fahrzeuglängsachse des Fahrzeugs auf einander gegenüberliegenden Seiten angeordnet sind und das zweite Rad und das vierte Rad bezüglich der Fahrzeuglängsachse des Fahrzeugs auf einander gegenüberliegenden Seiten angeordnet sind. Auf diese Weise kann eine kreuzartig gegeneinander versetzte Anordnung und Verschaltung der Traktionsantriebe realisiert werden. Durch diese Anordnung und Verschaltung kann im Notfallbetriebsmodus erreicht werden, dass sowohl an der ersten Achse als auch an der zweiten Achse und auf beiden Seiten des Fahrzeugs bezüglich dessen Fahrzeuglängsachse jeweils ein Traktionsantrieb zur Fortbewegung des Fahrzeugs betrieben werden kann. Hierdurch kann im Notfallbetriebsmodus eine ausreichende Manövrierfähigkeit ermöglicht werden. Bei einem Fahrzeug mit einer als Vorderachse ausgebildeten ersten Achse und einer als Hinterachse ausgebildeten zweiten Achse kann das erste Rad ein vorderes linkes Rad sein und das zweite Rad ein vorderes rechtes Rad sein. Das dritte Rad ist in diesem Fall bevorzugt ein hinteres linkes Rad und das vierte Rad ein hinteres rechtes Rad.A preferred and particularly advantageous embodiment provides that the first wheel and the third wheel are arranged on opposite sides with respect to a vehicle longitudinal axis of the vehicle and the second wheel and the fourth wheel are arranged on opposite sides with respect to the vehicle longitudinal axis of the vehicle. In this way, the traction drives can be arranged and interconnected in a cross-like manner offset relative to one another. This arrangement and interconnection can be achieved in the emergency operating mode that both on the first axle and on the second axle and on both sides of the vehicle with respect to its vehicle longitudinal axis in each case a traction drive operated to move the vehicle can be. In this way, sufficient maneuverability can be made possible in the emergency operating mode. In a vehicle with a first axle designed as a front axle and a second axle designed as a rear axle, the first wheel can be a front left wheel and the second wheel can be a front right wheel. In this case, the third wheel is preferably a rear left wheel and the fourth wheel is a rear right wheel.

Die eingangs genannte Aufgabe wird ferner gelöst durch ein Verfahren zum Betrieb eines Fahrzeugs, insbesondere eines Elektro- oder Hybridfahrzeugs, mit einem ersten Bordnetz, das einen ersten Energiespeicher und einen oder mehrere erste Traktionsantriebe umfasst, sowie mit einem zweiten Bordnetz, das einen zweiten Energiespeicher und einen oder mehrere zweite Traktionsantriebe umfasst, wobei das erste Bordnetz und das zweite Bordnetz separat ausgebildet und nicht miteinander koppelbar sind, wobei das Fahrzeug in einem Normalbetriebsmodus durch den einen oder die mehreren ersten Traktionsantriebe und den einen oder die mehreren zweiten Traktionsantriebe angetrieben wird, wobei ein Fehler in dem ersten Bordnetz erkannt wird und das Fahrzeug von dem Normalbetriebsmodus in einen Notfallbetriebsmodus versetzt wird, indem das Fahrzeug ausschließlich durch den einen oder die mehreren zweiten Traktionsantriebe angetrieben wird.The object mentioned at the outset is also achieved by a method for operating a vehicle, in particular an electric or hybrid vehicle, with a first vehicle electrical system, which includes a first energy storage device and one or more first traction drives, and with a second vehicle electrical system, which has a second energy storage device and comprises one or more second traction drives, the first vehicle electrical system and the second vehicle electrical system being designed separately and not being able to be coupled to one another, the vehicle being driven in a normal operating mode by the one or more first traction drives and the one or more second traction drives, with a An error is detected in the first vehicle electrical system and the vehicle is switched from the normal operating mode to an emergency operating mode by the vehicle being driven exclusively by the one or more second traction drives.

Das erfindungsgemäße Verfahren nutzt ein Fahrzeug mit zwei separat ausgebildeten Bordnetzen, also einem redundanten Aufbau. Bei erkanntem Fehler in dem ersten Bordnetz wird das Fahrzeug ausschließlich mit dem zweiten Bordnetz betrieben. Folglich können die Manövrierfähigkeit des Fahrzeugs und die Sicherheit der Insassen des Fahrzeugs auch im Fehlerfall aufrechterhalten und damit insgesamt betrachtet erhöht werden. Zum Erkennen des Fehlers in dem ersten Bordnetz kann das Fahrzeug, beispielsweise ein Batteriemanagementsystem des ersten Bordnetzes oder eine Steuereinheit des Fahrzeugs, eine Fehlerdetektionseinrichtung aufweisen. Die Fehlerdetektionseinrichtung kann mit einem oder mehreren Sensoren verbunden sein, durch die ein Fehlerzustand feststellbar ist. Alternativ oder zusätzlich kann die Fehlerdetektionseinrichtung dazu eingerichtet sein, eine Fehlernachricht über einen Kommunikationskanal des Bordnetzes zu empfangen oder einen Fehlerzustand durch Beobachtung des Kommunikationskanals zu detektieren.The method according to the invention uses a vehicle with two separately designed vehicle electrical systems, ie a redundant structure. If a fault is detected in the first vehicle electrical system, the vehicle is operated exclusively with the second vehicle electrical system. Consequently, the maneuverability of the vehicle and the safety of the occupants of the vehicle can be maintained even in the event of a fault and can therefore be increased overall. In order to detect the error in the first vehicle electrical system, the vehicle, for example a battery management system of the first vehicle electrical system or a control unit of the vehicle, can have an error detection device. The fault detection device can be connected to one or more sensors, by means of which a fault condition can be detected. Alternatively or additionally, the error detection device can be set up to receive an error message via a communication channel of the vehicle electrical system or to detect an error state by observing the communication channel.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des vorangegangenen Verfahrens ist vorgesehen, dass das erste Bordnetz einen ersten Kommunikationskanal und das zweite Bordnetz einen zweiten Kommunikationskanal aufweist, wobei der erste Kommunikationskanal und der zweite Kommunikationskanal separat ausgebildet sind, wobei eine Fehlernachricht betreffend den Fehler über den ersten Kommunikationskanal an eine Steuereinheit des Fahrzeugs kommuniziert wird. Daraufhin kann die Steuereinheit das Fahrzeug in den Notfallbetriebsmodus versetzen.According to an advantageous embodiment of the previous method, it is provided that the first vehicle electrical system has a first communication channel and the second vehicle electrical system has a second communication channel, with the first communication channel and the second communication channel being configured separately, with an error message relating to the error being sent via the first communication channel to a Control unit of the vehicle is communicated. The control unit can then place the vehicle in the emergency operating mode.

Eine besonders bevorzugte Ausführungsform sieht vor, dass ein erster Schalter, der zwischen dem ersten Energiespeicher und dem einen oder den mehreren ersten Traktionsantrieben angeordnet ist und ein zweiter Schalter, der zwischen dem zweiten Energiespeicher und dem einen oder den mehreren zweiten Traktionsantrieben angeordnet ist, im Normalbetriebsmodus elektrisch leitend sind, wobei im Notfallbetriebsmodus der zweite Schalter elektrisch leitend ist, während der erste Schalter elektrisch nicht-leitend ist. Der erste und der zweite Schalter ermöglichen im Fall einer technischen Störung eine einfache und schnelle Außerbetriebnahme des einen oder der mehreren Traktionsantriebe im fehlerbehafteten Bordnetz. Hierzu kann die Steuereinheit den gewünschten Schalter ansteuern und diesen in seinen elektrisch nicht-leitenden Zustand versetzen. Besonders bevorzugt kann als erster und zweiter Schalter jeweils ein Schütz eingesetzt werden. Solche Schütze sind für große elektrische Leistungen geeignet, wie sie in Hochspannungsbordnetzen gegeben sind.A particularly preferred embodiment provides that a first switch, which is arranged between the first energy store and the one or more first traction drives, and a second switch, which is arranged between the second energy store and the one or more second traction drives, in normal operating mode are electrically conductive, wherein in emergency mode of operation the second switch is electrically conductive while the first switch is electrically non-conductive. In the event of a technical fault, the first and second switches enable the one or more traction drives in the faulty vehicle electrical system to be shut down easily and quickly. For this purpose, the control unit can activate the desired switch and switch it to its electrically non-conductive state. A contactor can particularly preferably be used as the first and second switch. Such contactors are suitable for large electrical powers, such as those found in high-voltage vehicle electrical systems.

Bei dem Verfahren können alternativ oder zusätzlich zu den vorstehend erläuterten vorteilhaften Ausgestaltungen auch die vorteilhaften Merkmale und Ausgestaltungen, die im Zusammenhang mit dem erfindungsmäßen Antriebssystem bzw. dem erfindungsgemäßen Fahrzeug beschrieben worden sind, allein oder in Kombination Anwendung bei dem Verfahren finden.In the method, as an alternative or in addition to the advantageous configurations explained above, the advantageous features and configurations that have been described in connection with the drive system according to the invention or the vehicle according to the invention can also be used alone or in combination in the method.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Zeichnungen sowie aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele. Die Zeichnungen illustrieren hierbei lediglich konkrete Ausführungsmöglichkeiten der Erfindung. Mithin schränken sie den Erfindungsgedanken nicht ein. Hierin zeigt

  • 1 ein Antriebssystem gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung in einem schematischen Blockdiagramm;
  • 2 ein Fahrzeug gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung in einer schematischen Draufsicht, wobei sich das Fahrzeug in einem Normalbetriebsmodus befindet;
  • 3 das Fahrzeug gemäß 2 in einer schematischen Draufsicht, wobei sich das Fahrzeug in einem Notfallbetriebsmodus befindet;
  • 4 ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betrieb eines Fahrzeugs; und
  • 5 das Fahrzeug gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung in einer schematischen Draufsicht, wobei das Fahrzeug zwei elektrische Antriebsachsen aufweist.
Further details, features and advantages of the invention result from the drawings and from the following description of preferred exemplary embodiments. The drawings merely illustrate specific possible implementations of the invention. Consequently, they do not limit the inventive concept. Herein shows
  • 1 a drive system according to an embodiment of the invention in a schematic block diagram;
  • 2 a vehicle according to an exemplary embodiment of the invention in a schematic plan view, the vehicle being in a normal operating mode;
  • 3 the vehicle according to 2 in a schematic top view, the vehicle being in an emergency mode of operation;
  • 4 a flowchart of an exemplary embodiment of the method according to the invention for operating a vehicle; and
  • 5 the vehicle according to a further exemplary embodiment of the invention in a schematic plan view, the vehicle having two electric drive axles.

In den verschiedenen Figuren sind gleiche Teile stets mit den gleichen Bezugszeichen versehen.The same parts are always provided with the same reference symbols in the various figures.

In 1 ist ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Antriebssystems 1 für ein Fahrzeug 10 abgebildet. Das Antriebssystem 1 weist ein erstes Bordnetz 3 und ein zweites Bordnetz 7 auf. Das erste Bordnetz 3 umfasst zwei erste Traktionsantriebe 20, die als Radnabenmotoren ausgeführt sind. Das zweite Bordnetz 7 umfasst zwei zweite Traktionsantriebe 22, die ebenfalls als Radnabenmotoren ausgeführt sind. Zur Versorgung der Radnabenmotoren 20 im ersten Bordnetz 3 umfasst das erste Bordnetz 3 ferner einen ersten Energiespeicher 5, der als Hochvoltbatterie 5, insbesondere mit einer Nennspannung von 400 V, ausgeführt ist. Im zweiten Bordnetz 7 ist zur Versorgung der Radnabenmotoren 22 mit elektrischer Leistung ein zweiter Energiespeicher 8 vorgesehen, der ebenfalls als Hochvoltbatterie 8, insbesondere mit einer Nennspannung von 400 V, ausgeführt ist. Bevorzugt handelt es sich bei der ersten und zweiten Batterie 5, 8 um zwei Batterien identischen Typs.In 1 an exemplary embodiment of a drive system 1 according to the invention for a vehicle 10 is shown. The drive system 1 has a first vehicle electrical system 3 and a second vehicle electrical system 7 . The first vehicle electrical system 3 includes two first traction drives 20, which are designed as wheel hub motors. The second electrical system 7 includes two second traction drives 22, which are also designed as wheel hub motors. To supply the wheel hub motors 20 in the first vehicle electrical system 3, the first vehicle electrical system 3 also includes a first energy store 5, which is designed as a high-voltage battery 5, in particular with a nominal voltage of 400 V. In the second vehicle electrical system 7, a second energy store 8 is provided for supplying the wheel hub motors 22 with electrical power, which is also designed as a high-voltage battery 8, in particular with a nominal voltage of 400 V. The first and second batteries 5, 8 are preferably two batteries of the same type.

Der erste und der zweite Energiespeicher 5, 8 weisen jeweils ein erstes Energiespeicher-Management-System 6, 9, hier ein Batterie-Management-System, auf. Die Energiespeicher-Management-Systeme 6, 9 ermöglichen die Überwachung des Zustands der jeweiligen Energiespeicher 5, 8 sowie die Regelung bzw. Steuerung des Energieflusses zum Laden bzw. Entladen des Energiespeichers.The first and the second energy store 5, 8 each have a first energy store management system 6, 9, here a battery management system. The energy storage management systems 6, 9 enable the status of the respective energy storage devices 5, 8 to be monitored and the energy flow for charging or discharging the energy storage device to be regulated or controlled.

Zur Ansteuerung jedes der ersten Traktionsantriebe 20 umfasst das erste Bordnetz 3 jeweils einen ersten Wechselrichter 75. Als Teil des zweiten Bordnetzes 7 ist jeweils ein zweiter Wechselrichter 76 zur Ansteuerung jeweils eines zweiten Traktionsantriebs 22 vorgesehen. Die ersten Wechselrichter 75 sind über eine erste Stromverteilereinheit 73 und einen ersten Schalter 70 mit dem ersten Energiespeicher 5 verbunden. Die zweiten Wechselrichter 76 sind über eine zweite Stromverteilereinheit 74 und einen zweiten Schalter 72 mit dem zweiten Energiespeicher 8 verbunden. Beide Schalter 70, 72 sind unmittelbar am Anschluss der jeweiligen Energiespeicher 5, 8 angeordnet und bestimmen durch ihren Schaltzustand über die elektrische Versorgung aller weiteren Elemente des jeweiligen Bordnetzes 3, 7.To control each of the first traction drives 20, the first vehicle electrical system 3 includes a first inverter 75. As part of the second vehicle electrical system 7, a second inverter 76 is provided for actuating a second traction drive 22 in each case. The first inverters 75 are connected to the first energy store 5 via a first power distribution unit 73 and a first switch 70 . The second inverters 76 are connected to the second energy store 8 via a second power distribution unit 74 and a second switch 72 . Both switches 70, 72 are arranged directly at the connection of the respective energy storage devices 5, 8 and, through their switching state, determine the electrical supply of all other elements of the respective vehicle electrical system 3, 7.

Die beiden Bordnetze 3, 7 sind elektrisch separat voneinander ausgebildet. Das bedeutet, dass sie keine gemeinsame elektrische Leitung aufweisen und nicht miteinander zusammenschaltbar sind. Diese separate Ausbildung betrifft einerseits die Energieversorgung - beide Bordnetze 3, 7 werden ausschließlich mit Energie aus dem in dem jeweiligen Bordnetz 3, 7 enthaltenen Energiespeicher 5, 8 betrieben - und andererseits die Steuerung und/oder Kommunikation unter den Komponenten. Folglich können das erste und das zweite Bordnetz 3, 7 keine Daten untereinander austauschen. Vielmehr ist das erste Bordnetz 3 über einen ersten Kommunikationskanal 60 und das zweite Bordnetz 7 über einen zweiten Kommunikationskanal 62 jeweils mit einer Steuereinheit 64 verbunden. Die beiden Kommunikationskanäle 60, 62 fungieren daher als Verbindungsleitung zum Senden und Empfangen von Informationen zwischen der Steuereinheit 64 und den einzelnen Elementen des ersten und zweiten Bordnetzes 3 und 7.The two vehicle electrical systems 3, 7 are designed to be electrically separate from one another. This means that they do not have a common electrical line and cannot be interconnected with one another. This separate design relates on the one hand to the energy supply - both vehicle electrical systems 3, 7 are operated exclusively with energy from the energy store 5, 8 contained in the respective vehicle electrical system 3, 7 - and on the other hand to the control and/or communication between the components. As a result, the first and the second vehicle electrical system 3, 7 cannot exchange any data with one another. Rather, the first vehicle electrical system 3 is connected to a control unit 64 via a first communication channel 60 and the second vehicle electrical system 7 via a second communication channel 62 . The two communication channels 60, 62 therefore act as a connecting line for sending and receiving information between the control unit 64 and the individual elements of the first and second vehicle electrical systems 3 and 7.

In einem Normalbetriebsmodus des Antriebssystems 1 werden sowohl die ersten Traktionsantriebe 20 als auch die zweiten Traktionsantriebe 22 zur Fortbewegung des Fahrzeugs 10 betrieben. In diesem Modus ist der Betrieb des Fahrzeugs 10 mit einer maximalmöglichen elektrischen Leistung möglich. Im Normalbetriebsmodus ist im ersten Bordnetz 3 der erster Schalter 70 in seinen elektrisch leitenden Zustand geschaltet, um die ersten Traktionsantriebe 20 mit elektrischer Energie aus dem ersten Energiespeicher 5 zu versorgen. Analog ist im zweiten Bordnetz 7 ein zweiter Schalter 72 in seinen elektrisch leitenden Zustand geschaltet, um die zweiten Traktionsantriebe 22 mit elektrischer Energie aus dem zweiten Energiespeicher 8 zu versorgen.In a normal operating mode of the drive system 1, both the first traction drives 20 and the second traction drives 22 are operated to move the vehicle 10. In this mode, the vehicle 10 can be operated with the maximum possible electrical power. In the normal operating mode, the first switch 70 in the first vehicle electrical system 3 is switched to its electrically conductive state in order to supply the first traction drives 20 with electrical energy from the first energy store 5 . Analogously, a second switch 72 is switched to its electrically conductive state in the second vehicle electrical system 7 in order to supply the second traction drives 22 with electrical energy from the second energy store 8 .

Im Normalbetriebsmodus stellen beide Hochvoltbatterien 5, 8 über die jeweiligen Schalter 70, 72 den Stromverteilereinheiten 73, 74 jeweils eine Gleichspannung bzw. einen Gleichstrom bereit. Über die Stromverteilereinheiten 73, 74 sind jeweils zwei Wechselrichter angebunden, welche die Gleichspannung bzw. den Gleichstrom in zur Ansteuerung geeignete Wechselspannungen bzw. Wechselströme wandeln.In the normal operating mode, both high-voltage batteries 5, 8 provide the current distribution units 73, 74 with a direct voltage or direct current via the respective switches 70, 72. Two inverters are connected via the power distribution units 73, 74, which convert the DC voltage or direct current into AC voltages or AC currents suitable for activation.

Die Darstellung in 2 zeigt ein Fahrzeug 10 mit einem erfindungsgemäßen Antriebssystem 1, welches sich im Normalbetriebsmodus befindet. Das Fahrzeug 10 umfasst eine Vorderachse 40 mit einem vorderen linken Rad 30 und einem vorderen rechten Rad 32 sowie eine Hinterachse 42 mit einem hinteren linken Rad 34 und einem hinteren rechten Rad 36. Um die Manövrierfähigkeit des Fahrzeugs 10 auch dann aufrechtzuerhalten, wenn eines der beiden Bordnetze 3, 7 nicht betriebsfähig ist, sind besondere Maßnahmen ergriffen. So ist das vordere linke Rad 30 der Vorderachse 40 mit einem ersten Traktionsantrieb 20 des ersten Bordnetzes 3 gekoppelt und das vordere rechte Rad der Vorderachse 40 ist mit einem zweiten Traktionsantrieb 22 des zweiten Bordnetzes 7 gekoppelt. In dem Normalbetriebsmodus gemäß 2 sind alle vier Räder 30, 32, 34, 36 des Fahrzeugs 10 angetrieben. Aufgrund der vorstehend beschriebenen Zuordnung der Traktionsantriebe 20, 22 zu den Rädern 30, 32, 34, 36 ist jede der beiden Hochvoltbatterien 5, 8 jeweils mit zwei im Hinblick auf eine Fahrzeuglängsachse 50 auf einander gegenüberliegenden Seiten des Fahrzeugs 10 angeordneten Rädern 30, 32, 34, 36 verbunden, wobei eines der Räder auf der Vorderachse 40 und eines der Räder auf der Hinterachse 42 angeordnet ist. Das vordere linke Rad 30 sowie das hintere rechte Rad 36 sind mit der ersten Hochvoltbatterie 5 verschaltet. Das vordere rechte Rad 32 und das hintere linke Rad 34 sind mit der zweiten Hochvoltbatterie 8 elektrisch verbunden. In dieser Anordnung können beide Hochvoltbatterien 5, 8 ihre volle Leistung in mechanische Antriebsleistung an den Rädern 30, 32, 34, 36 umwandeln.The representation in 2 shows a vehicle 10 with a drive system 1 according to the invention, which is in the normal operating mode. The vehicle 10 includes a front axle 40 having a front left wheel 30 and a front right wheel 32, and a rear axle 42 having a rear left wheel 34 and a rear right wheel 36. In order to maintain the maneuverability of the vehicle 10 even when one of the two On-board networks 3, 7 is not operational, special measures have been taken. So is the front left wheel 30 of the front axle 40 with a first Traction drive 20 coupled to the first vehicle electrical system 3 and the front right wheel of the front axle 40 is coupled to a second traction drive 22 of the second vehicle electrical system 7 . In the normal operating mode according to 2 all four wheels 30, 32, 34, 36 of the vehicle 10 are driven. Due to the above-described assignment of the traction drives 20, 22 to the wheels 30, 32, 34, 36, each of the two high-voltage batteries 5, 8 is each equipped with two wheels 30, 32, 34, 36, one of the wheels being arranged on the front axle 40 and one of the wheels being arranged on the rear axle 42. The front left wheel 30 and the rear right wheel 36 are connected to the first high-voltage battery 5 . The front right wheel 32 and the rear left wheel 34 are electrically connected to the second high-voltage battery 8 . In this arrangement, both high-voltage batteries 5, 8 can convert their full power into mechanical drive power on the wheels 30, 32, 34, 36.

Sofern ein Defekt in dem ersten Bordnetz 3, beispielsweise in dem ersten Energiespeicher 5, auftritt, wird dieser erkannt, um das Antriebssystem 1 des Fahrzeugs 10 in einen Notfallbetriebsmodus zu versetzen. Der Fehler kann beispielsweise durch das erste Energiespeicher-Management-System 6 detektiert und über den ersten Kommunikationskanal 60 an die Steuereinheit 64 kommuniziert werden, vgl. 1. Daraufhin schaltet die Steuereinheit den ersten Schalter 70 in einen elektrisch nicht-leitenden Zustand. Hierbei wird der erster Schalter 70 geöffnet und die elektrische Verbindung zwischen der ersten Hochvoltbatterie 5 und den ersten Traktionsantrieben 20 getrennt. In einem derartigen Notfallbetriebsmodus ist das erste Bordnetz 3 abgeschaltet. Der Betrieb des Fahrzeugs 10 erfolgt fortan durch die elektrische Versorgung der zweiten Traktionsantriebe 22 im zweiten Bordnetz 7.If a defect occurs in the first vehicle electrical system 3, for example in the first energy store 5, this is detected in order to put the drive system 1 of the vehicle 10 into an emergency operating mode. The fault can be detected, for example, by the first energy storage management system 6 and communicated to the control unit 64 via the first communication channel 60, cf. 1 . The control unit then switches the first switch 70 to an electrically non-conductive state. Here, the first switch 70 is opened and the electrical connection between the first high-voltage battery 5 and the first traction drives 20 is disconnected. In such an emergency operating mode, the first vehicle electrical system 3 is switched off. From now on, the vehicle 10 is operated by the electrical supply of the second traction drives 22 in the second vehicle electrical system 7.

Dieser Notfallbetriebsmodus, in welchem ausschließlich die zweiten Traktionsantriebe 22 des zweiten Bordnetzes 7 das Fahrzeug 10 antreiben, ist in 3 gezeigt. Es ist erkennbar, dass das erste Bordnetz 3 vollständig abgeschaltet ist, so dass die ersten Traktionsantriebe 20 nicht mit elektrischer Energie versorgt werden und mit den entsprechenden Rädern 30, 36 mitrollen. Der Antrieb des Fahrzeugs 10 wird lediglich durch die Räder 32, 34 bewerkstelligt.This emergency operating mode, in which only the second traction drives 22 of the second vehicle electrical system 7 drive the vehicle 10, is in 3 shown. It can be seen that the first vehicle electrical system 3 is completely switched off, so that the first traction drives 20 are not supplied with electrical energy and the corresponding wheels 30, 36 roll along. The vehicle 10 is driven solely by the wheels 32 , 34 .

Anhand der Darstellung in 4 soll nachfolgend ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens 100 zum Betrieb eines Fahrzeugs erläutert werden. Ausgehend von dem in 2 gezeigten Normalbetriebsmodus 101 ereignet sich in der ersten Hochvoltbatterie 5 ein Defekt. Dieser Defekt wird vom ersten Energiespeicher-Management-System 6 in einem Fehlererkennungsschritt 102 erkannt. Das Energiespeicher-Management-System 6 sendet in einem nachfolgenden Kommunikationsschritt 103 eine Fehlermeldung an die Steuereinheit 64. Die Steuereinheit 64 versetzt daraufhin das Antriebssystem 1 des Fahrzeugs 10 in den Notfallbetriebsmodus 104, wodurch drei parallele Aktionen in Gang gesetzt werden, die nachfolgend erläutert werden.Based on the representation in 4 An exemplary embodiment of the method 100 according to the invention for operating a vehicle will be explained below. Starting from the in 2 shown normal operating mode 101 occurs in the first high-voltage battery 5 a defect. This defect is detected by the first energy store management system 6 in an error detection step 102 . In a subsequent communication step 103, the energy storage management system 6 sends an error message to the control unit 64. The control unit 64 then puts the drive system 1 of the vehicle 10 into the emergency operating mode 104, which initiates three parallel actions that are explained below.

Einerseits wird der erste Schalter 70 in einem Schaltschritt 105, insbesondere durch das erste Energiespeicher-Management-System 6, von einem elektrischen leitenden in einen elektrisch nicht-leitenden Schaltzustand versetzt. Hierdurch wird die Energieversorgung der ersten Stromverteilereinheit 73 unterbrochen. Infolgedessen werden die nachgeschalteten Wechselrichter 75 sowie die beiden Traktionsantriebe 20 deaktiviert, sodass die beiden mit den ersten Traktionsantrieben 20 gekoppelten Räder 30, 36 während der Weiterfahrt lediglich mitrollen.On the one hand, the first switch 70 is switched from an electrically conductive to an electrically non-conductive switching state in a switching step 105, in particular by the first energy storage management system 6. As a result, the power supply to the first power distribution unit 73 is interrupted. As a result, the downstream inverters 75 and the two traction drives 20 are deactivated, so that the two wheels 30, 36 coupled to the first traction drives 20 merely roll along while the journey continues.

Parallel dazu wird in einem Ansteuerungsschritt 106 auf Veranlassung der Steuereinheit 64 eine Anpassung der Drehmomentverteilung auf die beiden angetriebenen Räder 32, 34 an der Vorder- und Hinterachse 40, 42 vorgenommen. Es werden ausschließlich die zweiten Traktionsantriebe 22 angesteuert. In einem derartigen Notfallbetriebsmodus kann bei reduzierter Antriebsleistung eine nächste Werkstatt aufgesucht werden.At the same time, in a control step 106, at the instigation of the control unit 64, the torque distribution to the two driven wheels 32, 34 on the front and rear axles 40, 42 is adjusted. Only the second traction drives 22 are activated. In such an emergency operating mode, a nearest workshop can be visited with reduced drive power.

Ferner wird gleichzeitig in einem Warnschritt 107 eine Fehlermeldung über eine Anzeigevorrichtung im Fahrzeuginneren an den Fahrer gesendet, um Letzteren auf den technischen Defekt und die Notwendigkeit eines Werkstattbesuchs hinzuweisen.At the same time, in a warning step 107, an error message is sent to the driver via a display device inside the vehicle in order to inform the latter of the technical defect and the need to visit a workshop.

In 5 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Antriebssystems 1 für ein Fahrzeug 10 abgebildet. Hierin versorgt der erste Energiespeicher 5 einen ersten Traktionsantrieb 20. Der erste Traktionsantrieb 20 wandelt die elektrische Energie aus dem ersten Energiespeicher 5 in kinetische Energie um und treibt die Räder 30, 32 mechanisch an. Analog versorgt der zweite Energiespeicher 8 einen zweiten Traktionsantrieb 22. Der zweite Traktionsantrieb 22 wandelt die elektrische Energie aus dem zweiten Energiespeicher 8 in Rotationsenergie um und treibt die Räder 34, 36 an. So umfasst das Fahrzeug zwei elektrische Antriebsachsen, die jeweils einen Traktionsantrieb 20, 22 und zwei Räder 30, 32, 34, 36 aufweisen. Eine derartige Ausgestaltung des Erfindungsgegenstands ermöglicht im Vergleich zu einer Ausgestaltung mit Radnabenantrieben eine Reduktion an Traktionsantrieben.In 5 a further exemplary embodiment of a drive system 1 according to the invention for a vehicle 10 is shown. Here, the first energy store 5 supplies a first traction drive 20. The first traction drive 20 converts the electrical energy from the first energy store 5 into kinetic energy and drives the wheels 30, 32 mechanically. Analogously, the second energy store 8 supplies a second traction drive 22. The second traction drive 22 converts the electrical energy from the second energy store 8 into rotational energy and drives the wheels 34, 36. The vehicle includes two electric drive axles, each of which has a traction drive 20, 22 and two wheels 30, 32, 34, 36. Such an embodiment of the subject matter of the invention enables a reduction in traction drives compared to an embodiment with wheel hub drives.

Die vorstehend beschriebenen Fahrzeuge 10 umfassen je ein erstes Bordnetz 3, das einen ersten Energiespeicher 5 und einen oder mehrere erste Traktionsantriebe 20 umfasst, sowie ein zweites Bordnetz 7, das einen zweiten Energiespeicher 8 und einen oder mehrere zweite Traktionsantriebe 22 umfasst, wobei das erste Bordnetz 3 und das zweite Bordnetz 7 separat ausgebildet und nicht miteinander koppelbar sind. Die Fahrzeuge 10 können in einem Normalbetriebsmodus durch den einen oder die mehreren ersten Traktionsantriebe 20 und den einen oder die mehreren zweiten Traktionsantriebe 22 angetrieben werden, wobei ein Fehler in dem ersten Bordnetz 3 erkannt wird und die Fahrzeuge 10 von dem Normalbetriebsmodus in einen Notfallbetriebsmodus versetzt werden, in dem die Fahrzeuge 10 ausschließlich durch den einen oder die mehreren zweiten Traktionsantriebe 22 angetrieben werden. Hierdurch kann die Manövrierfähigkeit der Fahrzeuge und die Sicherheit der Insassen der Fahrzeuge erhöht werden.The vehicles 10 described above each include a first vehicle electrical system 3, which has a first Energy store 5 and one or more first traction drives 20, and a second vehicle electrical system 7, which includes a second energy store 8 and one or more second traction drives 22, wherein the first vehicle electrical system 3 and the second vehicle electrical system 7 are designed separately and cannot be coupled to one another. The vehicles 10 can be driven in a normal operating mode by the one or more first traction drives 20 and the one or more second traction drives 22, with a fault in the first vehicle electrical system 3 being detected and the vehicles 10 being switched from the normal operating mode to an emergency operating mode in which the vehicles 10 are powered solely by the one or more second traction drives 22. As a result, the maneuverability of the vehicles and the safety of the occupants of the vehicles can be increased.

BezugszeichenlisteReference List

11
Antriebssystemdrive system
33
Bordnetzelectrical system
55
Energiespeicherenergy storage
66
Energiespeicher-Management-SystemEnergy storage management system
77
Bordnetzelectrical system
88th
Energiespeicherenergy storage
99
Energiespeicher-Management-SystemEnergy storage management system
1010
Fahrzeugvehicle
2020
Traktionsantriebtraction drive
2222
Traktionsantriebtraction drive
30, 3230, 32
Radwheel
34, 3634, 36
Radwheel
4040
Vorderachsefront axle
4242
Hinterachserear axle
5050
Fahrzeuglängsachsevehicle longitudinal axis
6060
Kommunikationskanalcommunication channel
6262
Kommunikationskanalcommunication channel
6464
Steuereinheitcontrol unit
70, 7270, 72
SchalterSwitch
73, 7473, 74
Stromverteilereinheitpower distribution unit
75, 7675, 76
Wechselrichterinverter
100100
Verfahren zum Betrieb eines FahrzeugsMethod of operating a vehicle
101101
Normalbetriebsmodusnormal operating mode
102102
Fehlererkennungsschritterror detection step
103103
Kommunikationsschrittcommunication step
104104
Notfallbetriebsmodusemergency operation mode
105105
Schaltschrittswitching step
106106
Ansteuerungsschrittcontrol step
107107
Warnschrittwarning step

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

  • DE 102018131363 A1 [0002]DE 102018131363 A1 [0002]

Claims (11)

Antriebssystem (1) für ein Fahrzeug (10), insbesondere für ein Elektro- oder Hybridfahrzeug, mit einem ersten Bordnetz (3), das einen ersten Energiespeicher (5) und einen oder mehrere erste Traktionsantriebe (20) umfasst, gekennzeichnet durch ein zweites Bordnetz (7), das einen zweiten Energiespeicher (8) und einen oder mehrere zweite Traktionsantriebe (22) umfasst, wobei das erste Bordnetz (3) und das zweite Bordnetz (7) separat ausgebildet und nicht miteinander koppelbar sind.Drive system (1) for a vehicle (10), in particular for an electric or hybrid vehicle, with a first vehicle electrical system (3) which comprises a first energy store (5) and one or more first traction drives (20), characterized by a second vehicle electrical system (7) comprising a second energy store (8) and one or more second traction drives (22), wherein the first vehicle electrical system (3) and the second vehicle electrical system (7) are designed separately and cannot be coupled to one another. Antriebssystem (1) nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Steuereinheit (64), die dazu konfiguriert ist, in einem Normalbetriebsmodus den einen oder die mehreren ersten Traktionsantriebe (20) und den einen oder die mehreren zweiten Traktionsantriebe (22) zur Fortbewegung des Fahrzeugs (10) zu betreiben, einen Fehlerzustand in dem ersten Bordnetz (3) zu erkennen und das Antriebssystem (1) bei erkanntem Fehlerzustand in dem ersten Bordnetz (3) von dem Normalbetriebsmodus in einen Notfallbetriebsmodus zu versetzen, in welchem zur Fortbewegung des Fahrzeugs (10) ausschließlich der eine oder die mehreren zweiten Traktionsantriebe (22) betrieben werden.Drive system (1) according to claim 1 characterized by a control unit (64) configured to operate the one or more first traction drives (20) and the one or more second traction drives (22) to propel the vehicle (10) in a normal operating mode, a fault condition in the first vehicle electrical system (3) and to switch the drive system (1) from the normal operating mode to an emergency operating mode when a fault condition is detected in the first vehicle electrical system (3), in which only the one or more second Traction drives (22) are operated. Antriebssystem (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Bordnetz (3) einen ersten Kommunikationskanal (60) und das zweite Bordnetz (7) einen zweiten Kommunikationskanal (62) aufweist, wobei der erste Kommunikationskanal (60) und der zweite Kommunikationskanal (62) separat ausgebildet sind.Drive system (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the first vehicle electrical system (3) has a first communication channel (60) and the second vehicle electrical system (7) has a second communication channel (62), the first communication channel (60) and the second communication channel (62) are formed separately. Antriebssystem (1) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der eine oder die mehreren ersten Traktionsantriebe (20) und der eine oder die mehreren zweiten Traktionsantriebe (22) jeweils zum Antrieb genau eines Rades (30, 32, 34, 36) konfiguriert sind.Drive system (1) according to claim 2 or 3 , characterized in that the one or more first traction drives (20) and the one or more second traction drives (22) are each configured to drive exactly one wheel (30, 32, 34, 36). Antriebssystem (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der eine oder die mehreren ersten Traktionsantriebe (20) und der eine oder die mehreren zweiten Traktionsantriebe (22) als Radnabenantrieb ausgebildet sind.Drive system (1) according to claim 4 , characterized in that the one or more first traction drives (20) and the one or more second traction drives (22) are designed as wheel hub drives. Fahrzeug (10) mit einem Antriebssystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine erste Achse (40), die ein erstes Rad (30) umfasst, welches durch einen der ersten Traktionsantriebe (20) antreibbar ist, und ein zweites Rad (32), welches durch einen der zweiten Traktionsantriebe (22) antreibbar ist.Vehicle (10) with a drive system (1) according to one of the preceding claims, characterized by a first axle (40) which comprises a first wheel (30) which can be driven by one of the first traction drives (20) and a second wheel (32) which can be driven by one of the second traction drives (22). Fahrzeug (10) nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch eine zweite Achse (42), die ein drittes Rad (34) umfasst, welches durch einen der ersten Traktionsantriebe (20) antreibbar ist, und ein viertes Rad (36), welches durch einen der zweiten Traktionsantriebe (22) antreibbar ist.Vehicle (10) after claim 6 characterized by a second axle (42) comprising a third wheel (34) drivable by one of the first traction drives (20) and a fourth wheel (36) drivable by one of the second traction drives (22). . Fahrzeug (10) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Rad (30) und das dritte Rad (34) bezüglich einer Fahrzeuglängsachse (50) des Fahrzeugs (10) auf einander gegenüberliegenden Seiten angeordnet sind und das zweite Rad (32) und das vierte Rad (36) bezüglich der Fahrzeuglängsachse (50) des Fahrzeugs (10) auf einander gegenüberliegenden Seiten angeordnet sind.Vehicle (10) after claim 7 , characterized in that the first wheel (30) and the third wheel (34) are arranged on opposite sides with respect to a vehicle longitudinal axis (50) of the vehicle (10) and the second wheel (32) and the fourth wheel (36) with respect the vehicle longitudinal axis (50) of the vehicle (10) are arranged on opposite sides. Verfahren zum Betrieb eines Fahrzeugs (10), insbesondere eines Elektro- oder Hybridfahrzeugs, mit einem ersten Bordnetz (3), das einen ersten Energiespeicher (5) und einen oder mehrere erste Traktionsantriebe (20) umfasst, sowie mit einem zweiten Bordnetz (7), das einen zweiten Energiespeicher (8) und einen oder mehrere zweite Traktionsantriebe (22) umfasst, wobei das erste Bordnetz (3) und das zweite Bordnetz (7) separat ausgebildet und nicht miteinander koppelbar sind, wobei das Fahrzeug (10) in einem Normalbetriebsmodus durch den einen oder die mehreren ersten Traktionsantriebe (20) und den einen oder die mehreren zweiten Traktionsantriebe (22) angetrieben wird, wobei ein Fehler in dem ersten Bordnetz (3) erkannt wird und das Fahrzeug (10) von dem Normalbetriebsmodus in einen Notfallbetriebsmodus versetzt wird, in dem das Fahrzeug (10) ausschließlich durch den einen oder die mehreren zweiten Traktionsantriebe (22) angetrieben wird.Method for operating a vehicle (10), in particular an electric or hybrid vehicle, with a first electrical system (3), which comprises a first energy store (5) and one or more first traction drives (20), and with a second vehicle electrical system (7) which comprises a second energy store (8) and one or more second traction drives (22), the first vehicle electrical system (3) and the second vehicle electrical system (7) being designed separately and not being able to be coupled to one another, wherein the vehicle (10) is driven in a normal operating mode by the one or more first traction drives (20) and the one or more second traction drives (22), a fault in the first vehicle electrical system (3) being detected and the vehicle ( 10) is placed from the normal mode of operation to an emergency mode of operation in which the vehicle (10) is powered solely by the one or more second traction drives (22). Verfahren nach Anspruch 9, wobei das erste Bordnetz (3) einen ersten Kommunikationskanal (60) und das zweite Bordnetz (7) einen zweiten Kommunikationskanal (62) aufweist, wobei der erste Kommunikationskanal (60) und der zweite Kommunikationskanal (62) separat ausgebildet sind, wobei eine Fehlernachricht betreffend den Fehler über den ersten Kommunikationskanal (60) an eine Steuereinheit (64) des Fahrzeugs (10) kommuniziert wird.procedure after claim 9 , wherein the first vehicle electrical system (3) has a first communication channel (60) and the second vehicle electrical system (7) has a second communication channel (62), the first communication channel (60) and the second communication channel (62) being formed separately, with an error message regarding the error is communicated via the first communication channel (60) to a control unit (64) of the vehicle (10). Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, wobei ein erster Schalter (70), der zwischen dem ersten Energiespeicher (5) und dem einen oder den mehreren ersten Traktionsantrieben (20) angeordnet ist und ein zweiter Schalter (72), der zwischen dem zweiten Energiespeicher (8) und dem einen oder den mehreren zweiten Traktionsantrieben (22) angeordnet ist, im Normalbetriebsmodus elektrisch leitend sind, wobei im Notfallbetriebsmodus der zweite Schalter (72) elektrisch leitend ist, während der erste Schalter (70) elektrisch nicht-leitend ist.procedure after claim 9 or 10 , wherein a first switch (70) which is arranged between the first energy store (5) and the one or more first traction drives (20) and a second switch (72) which is arranged between the second energy store (8) and the one or the plurality of second traction drives (22) are electrically conductive in the normal mode of operation, wherein in the emergency mode of operation the second switch (72) is electrically conductive while the first switch (70) is electrically non-conductive.
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