DE102019122401A1

DE102019122401A1 - Systeme und verfahren zum schutz von komponenten in einem elektrischen verteilungssystem

Info

Publication number: DE102019122401A1
Application number: DE102019122401.2A
Authority: DE
Inventors: Shehan Haputhanthri; Seth Anthony Bryan; Joseph Gerald Supina; Shunsuke Okubo
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2018-08-22
Filing date: 2019-08-20
Publication date: 2020-02-27
Also published as: US11697355B2; US20200062124A1; CN110857086A

Abstract

Diese Offenbarung stellt Systeme und Verfahren zum Schutz von Komponenten in einem elektrischen Verteilungssystem bereit. Ein Fahrzeug beinhaltet ein elektrifiziertes Antriebssystem, das durch eine Traktionsbatterie über ein elektrisches Verteilungssystem (electrical distribution system - EDS) mit Leistung versorgt wird, und eine Steuerung, die dazu programmiert ist, mindestens eines von einem Stromfluss und einer Temperatur an einer Vielzahl von Stellen in dem gesamten EDS zu überwachen. Die Steuerung ist zudem dazu programmiert, als Reaktion darauf, dass detektiert wird, dass ein gefilterter Stromwert einen Schwellenwert überschreitet, mindestens eine Minderungsmaßnahme über ein vorbestimmtes Zeitfenster umzusetzen.

Description

GEBIET DER TECHNIK
Die vorliegende Offenbarung betrifft Systeme zum Schutz von elektrisch mit Leistung versorgten Komponenten für elektrifizierte Fahrzeuge.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Antriebsstrangelektrifizierung wird von Autoherstellern zur Verbesserung der Kraftstoffökonomie verwendet. Diese Systeme können höhere elektrische Nennwerte aufweisen und eine Reihe von Hoch- und Niederspannungskomponenten verwenden. Um die Herstellungskosten dieser Komponenten zu minimieren, sind diese Komponenten oftmals so klein wie möglich bemessen, und sie decken dennoch einen Großteil der Verwendungsfälle der Kunden ab. Gewisse schwerwiegende Verwendungsfälle können eine oder mehrere elektrische Komponenten überlasten. Eine Überlastung kann zu Übertemperatur und dauerhafter Beschädigung der Komponenten führen. Damit zusammenhängende Teilausfälle können erhöhte Garantiekosten verursachen. Zusätzlich kann es wünschenswert sein, Ausgestaltungen von Komponenten aus vorherigen Fahrzeugprogrammen wiederzuverwenden, statt den elektrischen Nennwert jeder Komponente für jedes neue Fahrzeug neu auszugestalten.
KURZDARSTELLUNG
Ein Fahrzeug beinhaltet ein elektrifiziertes Antriebssystem, das durch eine Traktionsbatterie über ein elektrisches Verteilungssystem (electrical distribution system - EDS) mit Leistung versorgt wird, und eine Steuerung, die dazu programmiert ist, mindestens eines von einem Stromfluss und einer Temperatur an einer Vielzahl von Stellen in dem gesamten EDS zu überwachen. Die Steuerung ist zudem dazu programmiert, als Reaktion darauf, dass detektiert wird, dass ein gefilterter Wert einer Stromquadratzahl einen Schwellenwert überschreitet, mindestens eine Minderungsmaßnahme über ein vorbestimmtes Zeitfenster umzusetzen. In zusätzlichen Beispielen kann eine Minderungsmaßnahme durch beliebiges von einem überwachten quadratisch gemittelten (root mean squared - RMS) Stromwert, einem überwachten Temperaturwert und einem nicht quadrierten gefilterten Stromwert ausgelöst werden.
Ein Verfahren zum Steuern des Leistungsflusses in einem elektrischen Verteilungssystem (EDS) beinhaltet Überwachen des Stroms an einer ersten ausgewählten Komponente innerhalb des EDS. Das Verfahren beinhaltet zudem Aktivieren eines Satzes von Minderungsmaßnahmen zum Halten des Stroms an der ersten ausgewählten Komponente unter einem prozentualen Steuerschwellenwert eines Stromgrenzwerts als Reaktion darauf, dass der überwachte Strom den Stromgrenzwert überschreitet. Der Stromgrenzwert ist auf Grundlage einer Stromtragfähigkeit des EDS ausgewählt. In einem konkreten Beispiel wird die Stromtragfähigkeit des EDS durch eine zweite Strombegrenzungskomponente innerhalb des EDS angetrieben, bei der es sich um die schwächste Komponente entlang eines überwachten Stromflusswegs handeln kann.
Ein Fahrzeug beinhaltet eine elektrische Maschine, die über ein elektrisches Verteilungssystem (EDS) in Zusammenwirkung mit einem Verbrennungsmotor mit Leistung versorgt wird. Das Fahrzeug beinhaltet zudem eine Steuerung, die zum Bewirken des Antriebs des Fahrzeugs unter Verwendung von mindestens einem von der elektrischen Maschine und dem Verbrennungsmotor und Überwachen eines gefilterten Stroms an dem EDS programmiert ist. Die Steuerung ist ferner zum Aktivieren mindestens einer Minderungsmaßnahme zum Reduzieren der Leistung der elektrischen Maschine und Erfüllen eines Fahrerbedarfs durch Erhöhen der Verbrennungsmotorleistung als Reaktion darauf programmiert, dass ein gefilterter Wert eines quadrierten Stroms über einem Schwellenwert erfasst wird. In zusätzlichen Beispielen kann eine Minderungsmaßnahme durch beliebiges von einem überwachten quadratisch gemittelten (RMS) Stromwert, einem überwachten Temperaturwert und einem nicht quadrierten gefilterten Stromwert ausgelöst werden.
Figurenliste

1 ist ein Fahrzeug, das elektrisch mit Leistung versorgte Komponenten aufweist.
2 ist ein Systemschaubild eines elektrischen Verteilungssystems.
3 ist ein Ablaufdiagramm eines ersten Algorithmus zum Modifizieren einer elektrischen Minderungsmaßnahme.
4 ist ein Ablaufdiagramm eines zweiten Algorithmus zum Modifizieren einer elektrischen Minderungsmaßnahme.
5 ist ein Ablaufdiagramm eines dritten Algorithmus zum Modifizieren einer elektrischen Minderungsmaßnahme.
6 ist ein Ablaufdiagramm eines Auswahlalgorithmus für eine elektrische Minderungsmaßnahme, der ein einzelnes Zeitfenster aufweist.
7 ist ein Ablaufdiagramm eines Auswahlalgorithmus für eine elektrische Minderungsmaßnahme, der mehrere Zeitfenster aufweist.
8 ist ein Stromverlauf über der Zeit, der eine erste Strategie für eine elektrische Minderungsmaßnahme darstellt.
9 ist ein Stromverlauf über der Zeit, der eine zweite Strategie für eine elektrische Minderungsmaßnahme darstellt.
10 ist ein Stromverlauf über der Zeit, der eine dritte Strategie für eine elektrische Minderungsmaßnahme darstellt.
11 ist ein Stromverlauf über der Zeit, der eine vierte Strategie für eine elektrische Minderungsmaßnahme darstellt.
12 ist Ablaufdiagramm eines Algorithmus zum Anwenden mehrerer Zeitfenster zum Verwalten eines Stromflusses.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Ausführliche Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden hier nach Bedarf offenbart; dabei versteht es sich jedoch, dass die offenbarten Ausführungsformen für die Erfindung, die in verschiedenen und alternativen Formen ausgeführt sein kann, lediglich beispielhaft sind. Die Figuren sind nicht zwingend maßstabsgetreu; einige Merkmale können vergrößert oder verkleinert dargestellt sein, um Details bestimmter Komponenten zu zeigen. Demnach sind hier offenbarte konkrete strukturelle und funktionelle Details nicht als einschränkend zu interpretieren, sondern lediglich als repräsentative Grundlage, um den Fachmann die vielfältige Verwendung der vorliegenden Erfindung zu lehren.
Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Softwaresteuerstrategie, die den Strom und/oder die Temperatur von Komponenten in Wegen in einem elektrischen Verteilungssystem (EDS) überwacht. Die Steuerstrategie ermöglicht Minderungsmaßnahmen, falls eine Überstrom- oder Übertemperaturbedingung unmittelbar im schwächsten Mitglied des EDS bevorsteht. Wie nachstehend erörtert, könnte die Temperatur eine Direktmessung anhand eines Temperatursensors sein. Alternativ könnte die Temperatur unter Verwendung von RMS und/oder gefilterten Stromablesungen geschätzt werden. Zusätzlich können verschiedene Systemsignale, die auf eine potentielle Beschädigung von Komponenten hinweisen, über mehrere unterschiedliche auswählbare Zeitfenster überwacht werden. Minderungsmaßnahmen werden als Reaktion auf die Detektion einer erfassten Temperatur und/oder eines erfassten Stroms aktiviert, die bzw. der sich dem Grenzwert der schwächsten Komponente in dem EDS nähert. Minderungsmaßnahmen werden gemäß einer vorbestimmten Rangordnung auf Grundlage der Wirksamkeit der Verwaltung des Stromflusses an der Stelle der erfassten EDS-Störung angeschaltet. Die Minderungsmaßnahmen sind zudem in einer Rangfolge angeordnet, die den Strom durch die Komponenten so stark wie möglich reduziert, während die Kraftstoffökonomie minimal reduziert wird.
1 stellt ein Hybridelektrofahrzeug (hybrid-electric vehicle - HEV) 112 dar. Das HEV 112 beinhaltet ein elektrifiziertes Antriebssystem, das eine oder mehrere elektrische Maschinen 114 aufweist, die mechanisch an ein Hybridgetriebe (nicht gezeigt) gekoppelt sind. Die elektrischen Maschinen 114 können dazu in der Lage sein, als Elektromotor oder Generator betrieben zu werden. Zusätzlich ist das Hybridgetriebe mechanisch an einen Verbrennungsmotor 118 (d. h. ICE - internal combustion engine) gekoppelt. Die elektrischen Maschinen 114 sind dazu angeordnet, eine Antriebsdrehmoment- sowie eine Bremsmomentfähigkeit bereitzustellen, während der Verbrennungsmotor 118 entweder betrieben wird oder ausgeschaltet ist. Die elektrischen Maschinen 114 sind dazu in der Lage, als Generatoren betrieben zu werden, um Kraftstoffökonomievorteile bereitzustellen, indem Energie zurückgewonnen wird, die normalerweise in einem Reibungsbremssystem als Wärme verloren gehen würde. Die elektrischen Maschinen 114 können zusätzlich ein Gegendrehmoment zu dem Ausgangsdrehmoment des Verbrennungsmotors anwenden, um elektrischen Strom zum Wiederaufladen einer Traktionsbatterie zu erzeugen, während das Fahrzeug in Betrieb ist. Die elektrischen Maschinen 114 können ferner Fahrzeugemissionen reduzieren, indem sie den Verbrennungsmotor 118 in der Nähe des effizientesten Drehzahl - und Drehmomentbereichs betreiben. Wenn der Verbrennungsmotor 118 ausgeschaltet ist, kann das HEV 112 in einem rein elektrischen Antriebsmodus unter Verwendung der elektrischen Maschinen 114 als einzige Antriebsquelle betrieben werden. Das Hybridgetriebe ist zudem mechanisch an Laufräder gekoppelt, um Drehmoment aus den elektrischen Maschinen 114 und/oder dem Verbrennungsmotor 118 auszugeben.
Eine Traktionsbatterie oder ein Batteriepack 124 speichert Energie, die zum Versorgen der elektrischen Maschinen 114 mit Leistung verwendet werden kann. Der Batteriepack 124 stellt typischerweise eine Ausgabe von Hochspannungsgleichstrom (direct current - DC) bereit. Ein oder mehrere Schütze 142 können die Traktionsbatterie 124 von einem DC-Hochspannungsbus 154A isolieren, wenn sie geöffnet sind, und die Traktionsbatterie 124 an den DC-Hochspannungsbus 154A koppeln, wenn sie geschlossen sind. Die Traktionsbatterie 124 ist über den DC-Hochspannungsbus 154A elektrisch an ein oder mehrere Leistungselektronikmodule 126 gekoppelt. Das Leistungselektronikmodul 126 ist zudem elektrisch an die elektrischen Maschinen 114 gekoppelt und stellt die Fähigkeit bereit, Energie bidirektional zwischen dem AC-Hochspannungsbus 154B und den elektrischen Maschinen 114 zu übertragen. Gemäß einigen Beispielen kann die Traktionsbatterie 124 einen DC-Strom bereitstellen, während die elektrischen Maschinen 114 unter Verwendung eines Dreiphasenwechselstroms (alternating current - AC) arbeiten. Das Leistungselektronikmodul 126 kann den DC-Strom in einen Dreiphasen-AC-Strom zum Betreiben der elektrischen Maschinen 114 umwandeln. In einem Regenerationsmodus kann das Leistungselektronikmodul 126 die Dreiphasen-AC-Ausgabe aus den elektrischen Maschinen 114, die als Generatoren fungieren, in DC-Strom umwandeln, der mit der Traktionsbatterie 124 kompatibel ist. Die Beschreibung in dieser Schrift ist gleichermaßen auf ein reines Elektrofahrzeug ohne Verbrennungsmotor anwendbar.
Zusätzlich zum Bereitstellen von Energie zum Antrieb kann die Traktionsbatterie 124 Energie für andere elektrische Fahrzeugsysteme bereitstellen. Das Fahrzeug 112 kann ein DC/DC-Wandlermodul 128 beinhalten, das elektrisch an den Hochspannungsbus 154 gekoppelt ist. Das DC/DC-Wandlermodul 128 kann elektrisch an einen Niederspannungsbus 156 gekoppelt sein. Das DC/DC-Wandlermodul 128 kann die Hochspannungs-DC-Ausgabe der Traktionsbatterie 124 in eine Niederspannungs-DC-Versorgung umwandeln, die mit Niederspannungsfahrzeugverbrauchern 152 kompatibel ist. Der Niederspannungsbus 156 kann elektrisch an eine Hilfsbatterie 130 (z. B. eine 12-V-Batterie) gekoppelt sein. Die Niederspannungsverbraucher 152 können elektrisch an den Niederspannungsbus 156 gekoppelt sein. Die Niederspannungsverbraucher 152 können verschiedene Steuerungen innerhalb des Fahrzeugs 112 beinhalten.
Die Traktionsbatterie 124 des Fahrzeugs 112 kann durch eine bordexterne Leistungsquelle 136 wiederaufgeladen werden. Bei der bordexternen Leistungsquelle 136 kann es sich um eine Steckdose handeln. Die externe Leistungsquelle 136 kann elektrisch an eine Ladevorrichtung oder eine andere Art von Ladestation für Elektrofahrzeuge (electric vehicle supply equipment - EVSE) 138 gekoppelt sein. Die bordexterne Leistungsquelle 136 kann ein elektrisches Leistungsverteilungsnetz sein, wie es von einem Elektrizitätsversorgungsunternehmen bereitgestellt wird. Die EVSE 138 stellt Schaltungen und Steuerungen zum Regulieren und Verwalten der Übertragung von Energie zwischen der Leistungsquelle 136 und dem Fahrzeug 112 bereit. Die bordexterne Leistungsquelle 136 kann der EVSE 138 elektrische Leistung als DC oder AC bereitstellen. Die EVSE 138 beinhaltet einen Ladestecker 140 zum Einstecken in einen Ladeanschluss 134 des Fahrzeugs 112. Bei dem Ladeanschluss 134 kann es sich um eine beliebige Art von Anschluss handeln, die dazu konfiguriert ist, Leistung von der EVSE 138 an das Fahrzeug 112 zu übertragen. Der Ladeanschluss 134 kann elektrisch an ein Lademodul oder ein bordeigenes Leistungswandlermodul 132 gekoppelt sein. Das Leistungsumwandlungsmodul 132 konditioniert die von der EVSE 138 zugeführte Leistung, um der Traktionsbatterie 124 die richtigen Spannungs- und Strompegel bereitzustellen. Das Leistungsumwandlungsmodul 132 bildet mit der EVSE 138 eine Schnittstelle, um die Zufuhr von Leistung zu dem Fahrzeug 112 zu koordinieren. Der EVSE-Stecker 140 kann Stifte aufweisen, die mit entsprechenden Aussparungen des Ladeanschlusses 134 zusammenpassen. Alternativ dazu können verschiedene Komponenten, die als elektrisch gekoppelt oder verbunden beschrieben sind, Leistung unter Verwendung von drahtloser induktiver Kopplung oder anderen berührungslosen Mechanismen zur Leistungsübertragung übertragen. Die Ladekomponenten, einschließlich des Ladeanschlusses 134, des Leistungsumwandlungsmoduls 132, des Leistungselektronikmoduls 126 und des DC/DC-Wandlermoduls 128, können gemeinsam als Teil eines Leistungsschnittstellensystems betrachtet werden, das dazu konfiguriert ist, Leistung aus der bordexternen Leistungsquelle 136 aufzunehmen.
Wenn das Fahrzeug 112 in die EVSE 138 eingesteckt ist, können sich die Schütze 142 in einem geschlossenen Zustand befinden, sodass die Traktionsbatterie 124 an den Hochspannungsbus 154 und an die Leistungsquelle 136 gekoppelt ist, um die Batterie zu laden. Das Fahrzeug kann sich in einem Zustand mit ausgeschalteter Zündung befinden, wenn es in die EVSE 138 eingesteckt ist.
Eine oder mehrere Radbremsen (nicht gezeigt) können als Teil eines Bremssystems bereitgestellt sein, um das Fahrzeug 112 zu verzögern und eine Bewegung der Räder des Fahrzeugs zu verhindern. Die Bremsen können hydraulisch betätigt, elektrisch betätigt oder eine Kombination daraus sein. Das Bremssystem kann zudem andere Komponenten beinhalten, um die Radbremsen zu betreiben. Das Bremssystem kann eine Steuerung beinhalten, um den Betrieb zu überwachen und zu koordinieren. Die Steuerung überwacht die Bremssystemkomponenten und steuert die Radbremsen 144 zur Verzögerung des Fahrzeugs.
Das Bremssystem reagiert zudem auf Fahrerbefehle über eine Bremspedaleingabe und kann zudem zum automatischen Umsetzen von Merkmalen wie etwa Stabilitätssteuerung betrieben werden. Die Steuerung des Bremssystems kann ein Verfahren zum Aufbringen einer angeforderten Bremskraft umsetzen, wenn dies von einer weiteren Steuerung oder einer Unterfunktion angefordert wird.
Ein oder mehrere elektrische Hochspannungsverbraucher 146 können an den Hochspannungsbus 154 gekoppelt sein. Die elektrischen Hochspannungsverbraucher 146 können eine zugehörige Steuerung aufweisen, die die elektrischen Hochspannungsverbraucher 146 gegebenenfalls betreibt und steuert. Die Hochspannungsverbraucher 146 können Komponenten wie etwa Verdichter und elektrische Heizungen beinhalten. Gemäß einem konkreten Beispiel kann ein Klimatisierungssystem des Fahrzeugs bei hohen Kühllasten etwa 6 kW entnehmen.
Die verschiedenen erörterten Komponenten können eine oder mehrere zugehörige Steuerungen aufweisen, um den Betrieb der Komponenten zu steuern, zu überwachen und zu koordinieren. Die Steuerungen können über einen seriellen Bus (z. B. ein Controller Area Network (CAN)) oder über separate Leiter kommunizieren. Zusätzlich kann eine Fahrzeugsystemsteuerung 148 bereitgestellt sein, um den Betrieb der verschiedenen Komponenten zu koordinieren.
Obwohl die Systemsteuerung 148 als einzelne Steuerung dargestellt ist, kann sie als eine oder mehrere Steuerungen umgesetzt sein. Die Steuerung 148 kann Betriebsbedingungen der verschiedenen Fahrzeugkomponenten überwachen. Gemäß dem Beispiel aus 1 stehen mindestens die elektrischen Maschinen 114, der Verbrennungsmotor 118, die Traktionsbatterie 124, der DC/DC-Wandler 128, das Lademodul 132 und die Hochspannungsverbraucher 146 und Niederspannungsverbraucher 152 in Kommunikation mit der Steuerung 148. Die Traktionsbatterie 124 beinhaltet zudem einen Stromsensor, um Strom zu erfassen, der durch die Traktionsbatterie 124 fließt. Die Traktionsbatterie 124 beinhaltet zudem einen Spannungssensor, um eine Spannung an Klemmen der Traktionsbatterie 124 zu erfassen. Der Spannungssensor gibt ein Signal aus, das auf die Spannung an den Klemmen der Traktionsbatterie 124 hinweist. Der Stromsensor der Traktionsbatterie gibt ein Signal aus, das auf einen Betrag und eine Richtung von Strom hinweist, der in die Traktionsbatterie 124 hinein- oder aus dieser herausfließt.
Das Lademodul 132 beinhaltet zudem einen Stromsensor, um Strom zu erfassen, der von der EVSE 138 zu der Traktionsbatterie 124 fließt. Der an die elektrische Maschine 114 gekoppelte Verbrennungsmotor 118 erzeugt einen AC-Strom, der durch das Leistungselektronikmodul 126 in DC-Strom umgewandelt wird. Der Verbrennungsmotor 118 kann durch ein Antriebsstrangsteuermodul gesteuert werden, das mindestens eine Steuerung in Verbindung mit der Systemsteuerung 148 aufweist. Der Stromsensor des Lademoduls 132 gibt ein Signal aus, das auf einen Betrag und eine Richtung von Strom hinweist, der von der EVSE 138 zu der Traktionsbatterie 124 fließt.
Die Stromsensor- und Spannungssensorausgaben der Traktionsbatterie 124 werden der Steuerung 148 bereitgestellt. Die Steuerung 148 kann dazu programmiert sein, einen Ladezustand (state of charge - SOC) auf Grundlage der Signale von dem Stromsensor und dem Spannungssensor der Traktionsbatterie 124 zu berechnen. Verschiedene Techniken können zum Berechnen des Ladezustands verwendet werden. Es kann zum Beispiel eine Amperestunden-Integration umgesetzt sein, bei der der Strom durch die Traktionsbatterie 124 über die Zeit integriert wird. Der SOC kann zudem auf Grundlage der Ausgabe des Spannungssensors 104 der Traktionsbatterie geschätzt werden. Die konkrete verwendete Technik kann von der chemischen Zusammensetzung und den Merkmalen der bestimmten Batterie abhängen.
Die Steuerung 148 kann zudem dazu konfiguriert sein, den Status der Traktionsbatterie 124 zu überwachen. Die Steuerung 148 beinhaltet mindestens einen Prozessor, der mindestens einen Teil des Betriebs der Steuerung 148 steuert. Der Prozessor ermöglicht das fahrzeuginterne Verarbeiten von Befehlen und führt eine beliebige Anzahl von vorbestimmten Routinen aus. Der Prozessor kann an nicht dauerhaften Speicher und dauerhaften Speicher gekoppelt sein. In einer veranschaulichenden Konfiguration handelt es sich bei dem nicht dauerhaften Speicher um Direktzugriffsspeicher (random access memory - RAM) und bei dem dauerhaften Speicher um Flash-Speicher. Im Allgemeinen kann dauerhafter (nichtflüchtiger) Speicher alle Formen von Speicher beinhalten, die Daten aufbewahren, wenn ein Computer oder eine andere Vorrichtung heruntergefahren ist.
Ein gewünschter SOC-Betriebsbereich kann für die Traktionsbatterie 124 definiert sein. Die Betriebsbereiche können eine Ober- und Untergrenze definieren, auf die der SOC der Batterie 124 begrenzt ist. Während des Fahrzeugbetriebs kann die Steuerung 148 dazu konfiguriert sein, den SOC der Batterie 124 innerhalb des gewünschten Betriebsbereichs zu halten. Diesbezüglich kann die Batterie durch den Verbrennungsmotor wiederaufgeladen werden, während das Fahrzeug in Betrieb ist. In anderen Fällen wird die Batterie wiederaufgeladen, wenn sie sich im Ruhezustand befindet und mit einer bordexternen Leistungsquelle verbunden ist. Auf Grundlage einer Rate der Batterieentleerung und/oder -wiederaufladung kann das Laden der Traktionsbatterie auf Grundlage einer Annäherung an einen unteren SOC-Schwellenwert im Voraus eingeplant werden. Die Zeitsteuerung und Rate der Wiederaufladung können zudem opportunistisch ausgewählt werden, um die Spannung und den SOC innerhalb vorbestimmter Bereiche zu halten, um eine Beschädigung der Batterie zu vermeiden.
2 beinhaltet ein Systemschema eines Schutzalgorithmus 200 für ein elektrisches Verteilungssystem (EDS) gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung. Der Algorithmus 200 kann eine beliebige Anzahl von Unterroutinen beinhalten, die jeweils so angeordnet sind, dass verschiedene Teile des Schutzes elektrischer Komponente verwaltet werden. Der Algorithmus 200 kann zum Beispiel eine Unterroutine 202 zur Temperaturberechnung, eine Unterroutine 204 zur Stromberechnung, eine Unterroutine 206 zur Auswahl von Minderungsmaßnahmen, eine Unterroutine 208 zur Schwellenwertarbitrierung, eine Unterroutine 210 zur Modifizierung von Migrationsmaßnahmen und eine Unterroutine 212 zur Auswahl von Zeitfenstern beinhalten. Wenngleich jede der beispielhaften Unterroutinen separat dargestellt ist, können die durch jede Unterroutine durchgeführten Funktionen Überlappung aufweisen, wenn sie in der Praxis umgesetzt werden. Das bedeutet, gemäß einigen Aspekten der vorliegenden Offenbarung ist ein übergeordneter Algorithmus dazu konfiguriert, selektiv die Gesamtheit oder Abschnitte von jeder einer Vielzahl von Unterroutinen in Zusammenhang mit dem Schutz von EDS-Komponenten durchzuführen.
Die Fahrzeugsteuerung, wie etwa die Steuerung 148, die dem Durchführen des EDS-Schutzalgorithmus 200 zugewiesen ist, empfängt Eingangssignale von einer Reihe von Fahrzeugkomponenten. Das Fahrzeug beinhaltet mindestens einen Temperatursensor, der dazu konfiguriert ist, das Signal 214 auszugeben, das auf eine Umgebungstemperatur hinweist. Zusätzliche Temperatursensoren können ebenfalls bereitgestellt sein, um mindestens ein Signal 216 auszugeben, das auf eine Temperatur einer EDS-Komponente oder eines Punkts entlang der EDS-Schaltung hinweist. Das Fahrzeug beinhaltet zudem mindestens einen Stromsensor, um ein Stromsignal 218 auszugeben, das einem Strom entspricht, der durch eine bestimmte EDS-Komponente und/oder an einer Stelle entlang der EDS-Schaltung fließt. Das Fahrzeug beinhaltet zudem einen Zähler, um ein Zeitsignal 220 auszugeben, das auf eine verstrichene Zeit ab einem bestimmten Referenzstartpunkt hinweist. Das Fahrzeug beinhaltet ferner einen Spannungssensor, um ein DC/DC-Wandler-Belastungssignal 222 auszugeben, das auf den Betrag der durch den DC/DC-Wandler bereitgestellten Spannungsstufe hinweist. Das Fahrzeug beinhaltet zudem einen Sensor, der an der Hochspannungsbatterie angeordnet ist und dazu angeordnet ist, ein Batterie-SOC-Signal 224 auszugeben, das auf den SOC hinweist. Das Fahrzeug beinhaltet ferner einen Stromsensor an der Hochspannungsbatterie, der dazu angeordnet ist, ein Lade-/Entladesignal 226 auszugeben, das auf einen elektrischen Strom hinweist, der zu oder aus der Batterie fließt. Das Fahrzeug beinhaltet ferner einen Geschwindigkeitsmesser, um ein Fahrzeuggeschwindigkeitssignal 228 auszugeben. Das Fahrzeug beinhaltet ferner einen Fahrpedalsensor, der dazu angeordnet ist, Fahrerbedarfssignal 230, das auf eine Fahrerantriebsanforderung hinweist. Gemäß einigen Beispielen beruht das Fahrerbedarfssignal 230 auf einer Winkelbetätigungsposition des Fahrpedals. Das Fahrzeug beinhaltet ferner eine Benutzerschnittstelle, die Fahrereingaben zum Auswählen eines Fahrmodus ermöglicht, wie zum Beispiel eines Sparfahrmodus, eines Leistungsfahrmodus oder anderer Modi, die die Fahrzeugbetriebsbedingungen variieren. Die Benutzerschnittstelle gibt ein Fahrmodusauswahlsignal 232 aus, das auf eine Fahrerauswahl eines Fahrmodus hinweist. Falls es als PHEV ausgestattet ist, beinhaltet das Fahrzeug ferner mindestens einen Stromsensor nahe dem Ladeanschluss, um ein Einsteckladestromsignal 234 auszugeben, das auf einen Strom hinweist, der durch den Ladeanschluss fließt. Das Fahrzeug beinhaltet mindestens einen Sensor an dem Verbrennungsmotor, der dazu angeordnet ist, ein Verbrennungsmotorleistungssignal 236 auszugeben, das auf die Verbrennungsmotorleistung hinweist, wie zum Beispiel das Verbrennungsmotordrehmoment und/oder die RPM. Das Fahrzeug beinhaltet ferner mindestens einen Sensor zum Ausgeben eines Signals 238 für den Leistungsbedarf der Nebenverbraucher, das auf den elektrischen Bedarf von beliebigen der elektrischen Nebenaggregate des Fahrzeugs hinweist, wie etwa der Klimaanlage. Das Fahrzeug beinhaltet ferner einen Sensor an der elektrischen Maschine zum Ausgeben mindestens eines Signals, das auf die Leistung der elektrischen Maschine hinweist, ob diese als Elektromotor arbeitet oder als Generator.
Der EDS-Schutzalgorithmus 200 ist zudem dazu ausgelegt, eine Vielzahl von Befehlssignalen auszugeben, um ein elektrisches Verhalten an dem EDS zu beeinflussen. Zum Beispiel ist der Algorithmus dazu konfiguriert, selektiv ein Verbrennungsmotor-Start-Stopp-Signal 242 auszugeben, um einen Betriebszustand des Verbrennungsmotors zu befehlen. Der Algorithmus ist zudem dazu konfiguriert, ein Steuersignal 244 für die Nebenverbraucher des Fahrzeugs auszugeben, um zulässige Lasten von beliebigen der elektrischen Nebenaggregate des Fahrzeugs zu verwalten. Der Algorithmus ist ferner dazu konfiguriert, mindestens ein Steuersignal 246 für die Ladung/Entladung der Batterie auszugeben, um den Betrag des Stroms zu regulieren, der der Batterie zum Laden zugeführt oder aus der Batterie entladen wird, um Fahrzeugkomponenten mit Leistung zu versorgen. Der Algorithmus 200 ist ferner dazu konfiguriert ein Nutzbremssteuersignal 248 auszugeben, um zu regulieren, wie viel Leistung durch das Nutzbremssystem erzeugt wird. Der Algorithmus 200 ist ferner dazu konfiguriert, ein Steuersignal 250 für elektrische Maschinen auszugeben, um das Verhalten der elektrischen Maschine(n) zu regulieren. Der Algorithmus ist ferner dazu konfiguriert, ein Einsteckladesteuersignal 252 auszugeben, um den Betrag der Ladung zu regulieren, die dem Fahrzeug aus der EVSE zugeführt wird. Der Algorithmus 200 ist ferner dazu konfiguriert, ein DC/DC-Wandler-Steuersignal 254 auszugeben, um den Grad der durch den DC/DC-Wandler durchgeführten Spannungshochsetzung oder -herabsetzung zu regulieren.
Unter weiterer Bezugnahme auf 2 beinhaltet der EDS-Schutzalgorithmus 200 eine Unterroutine 202 zur Temperaturberechnung: Gemäß einigen Beispielen kann eine Temperaturschätzung unter Verwendung einer direkten Temperatursignaleingabe durchgeführt werden. Alternativ könnte die Beziehung zwischen dem elektrischen Strom und der Temperatur einer EDS-Komponente analytisch in einer geschlossenen Lösung abgeleitet werden, indem die physikalischen Eigenschaften einer elektrischen Komponente und eines elektrischen Verteilungssystems berücksichtigt werden.
Unter Bezugnahme auf eine beispielhafte Gleichung zur Temperaturschätzung gibt es vier Hauptbeitragsgrößen zu Temperaturschwankungen, die mit dem Leistungsfluss zu einer gegebenen Komponente in dem EDS in Zusammenhang stehen. Die nachstehende Gleichung (1) stellt eine Beziehung zwischen diesen Beitragsgrößen dar. $T (t) = \frac{T_{0, U m g e b} + T_{t, U m g e b}}{2} + Δ Τ_{E l e k} + Δ Τ_{R e i b u n g} - Δ T_{K ü h l u n g}$
In der vorstehenden Gleichung (1) steht T(t) für die Temperatur der EDS-Komponente zum Zeitpunkt t, T_0,Umgeb steht für die anfängliche Umgebungstemperatur und T_t,Umgeb steht für die Umgebungstemperatur zum Zeitpunkt t. Zusätzlich steht ΔT_Elek für den Temperaturanstieg aufgrund des Strommoments (d. h. Kupferverluste), ΔT_Reibung steht für den Temperaturanstieg aufgrund von Schwingungen (d. h. Reibungswärme) und ΔT_Kühlung steht für die Temperaturabnahme aufgrund von Konvektionskühlung. Jedes von ΔT_Elek, ΔT_Reibung und ΔT_Kühlung kann unter Verwendung der nachstehenden Gleichung (2), (3) bzw. (4) geschätzt werden. $Δ Τ_{E l e k} = \frac{R \sum_{n = 0}^{N} I_{n}^{2} Δ t_{n}}{m * C_{p}}$
Unter Bezugnahme auf die vorstehende Gleichung (2) steht R für den elektrischen Widerstand, $I_{n}^{2}$
steht für die Quadratzahl des über ein Segment n angelegten Stroms und Δt_n steht für die Zeitdauer, über die der Strom angelegt ist. $Δ T_{R e i b u n g} = \frac{μ_{k} \sum_{m = 0}^{M} F_{n (m)} v_{m} Δ t_{m}}{m * C_{p}}$
$Δ T_{K ü h l u n g} = \frac{h A \sum_{n = 0}^{N} {(T_{t} - T_{t, U m g e b})}_{n} Δ t_{n}}{m * C_{p}}$
$\begin{array}{r} T (t) = \frac{T_{0, U m g e b} + T_{t, U m g e b}}{2} + \frac{1}{m * C_{p}} * (R \sum_{n = 0}^{N} I_{n}^{2} Δ t_{n} + μ_{k} \sum_{m = 0}^{M} F_{n (m)} v_{m} Δ t_{m} - \\ h A \sum_{n = 0}^{N} {(T_{t} - T_{t, U m g e b})}_{n} Δ t_{n}) \end{array}$
Wie nachstehend ausführlicher erörtert, kann eine Vorhersage der Rate des Temperaturanstiegs bei der Auswahl eines zweckmäßigen Zeitfensters helfen, über das eine Minderungsmaßnahme zu analysieren und anzuwenden ist, um den Strom zu begrenzen, um eine oder mehrere EDS-Vorrichtungen zu schützen. In einigen Fällen können praktische Einschränkungen für eine vollständige Parametrisierung der Gleichungen zur Temperaturschätzung vorliegen. Dementsprechend kann es erhebliches Experimentieren erfordern, um eine Korrelation zu erreichen, und die Parameter können fahrzeugspezifisch und nicht auf ein Spektrum von Fahrzeugen anwendbar sein. Deshalb wäre es eine praktische Alternative, sich auf den Temperaturanstieg einer bestimmten EDS-Komponente auf Grundlage des an die bestimmte EDS-Komponente abgegebenen Stroms zu konzentrieren und Grenzwerte für die Stromtragfähigkeit dieser Komponente zu definieren. Gemäß einigen Beispielen weist der gefilterte Wert der quadrierten Strommessung auf Temperaturschwankungen hin und er kann somit als Ersatz für eine Temperaturmessung verwendet werden. In zusätzlichen Beispielen kann eine Minderungsmaßnahme durch beliebiges von einem überwachten quadratisch gemittelten (RMS) Stromwert, einem überwachten Temperaturdirektmesswert und einem nicht quadrierten gefilterten Stromwert ausgelöst werden.
Eine Reihe von unterschiedlichen Minderungsmaßnahmen kann entweder einzeln oder in Kombination ausgewählt und umgesetzt werden, um EDS-Vorrichtungen vor elektrischen Fehlerbedingungen zu schützen. Gemäß einer ersten beispielhaften Minderungsmaßnahme beinhaltet der EDS-Schutzalgorithmus Modifizieren des Schwellenwerts für den SOC der Traktionsbatterie zum Hochziehen des Verbrennungsmotors auf Grundlage einer Tabelle zum Hochziehen des Verbrennungsmotors für die vom Fahrer angeforderte Leistung. Das bedeutet, die Tabelle kann die vom Fahrer angeforderte Leistung vorgeben, bei der der Verbrennungsmotor auf Grundlage des verfügbaren SOC in der Traktionsbatterie und der aktuellen Fahrzeuggeschwindigkeit hochgezogen (d. h. angeschaltet) wird. Wenn diese erste Minderungsmaßnahme umgesetzt wird, wird der Verbrennungsmotor bei einer niedrigeren vom Fahrer angeforderten Leistung in Bezug auf den Schwellenwert für den Bezugsleistungsbedarf hochgezogen, um die elektrische Last an einer gewünschten Stelle in dem EDS zu reduzieren. Dementsprechend wird die vom Fahrer angeforderte Leistung unter Verwendung des Verbrennungsmotors erfüllt und die Last an dem Traktionsmotor und der Batterie wird reduziert. Dies reduziert wiederum den Strom, der durch das Hochspannungs-EDS fließt. In mindestens einem Beispiel ist die Fahrzeugsteuerung dazu programmiert, einen Schwellenwert für den Fahrerleistungsbedarf zum Hochziehen des Verbrennungsmotors als Reaktion auf die Detektion einer Überstrom- oder einer Übertemperaturbedingung zu verringern.
Gemäß einer zweiten beispielhaften Minderungsmaßnahme beinhaltet der EDS-Schutzalgorithmus Modifizieren des Schwellenwerts für den SOC der Traktionsbatterie zum Herunterziehen des Verbrennungsmotors auf Grundlage einer Tabelle zum Herunterziehen des Verbrennungsmotors für die vom Fahrer angeforderte Leistung. Das bedeutet, die Tabelle kann die vom Fahrer angeforderte Leistung vorgeben, bei der der Verbrennungsmotor auf Grundlage des verfügbaren SOC in der Traktionsbatterie und der aktuellen Fahrzeuggeschwindigkeit heruntergezogen (d. h. abgeschaltet) wird. Wenn diese zweite Minderungsmaßnahme umgesetzt wird, wird der Verbrennungsmotor bei einer niedrigeren vom Fahrer angeforderten Leistung heruntergezogen. Die Wirkung besteht darin, dass die vom Fahrer angeforderte Leistung eine längere Zeit durch den Verbrennungsmotor unterstützt wird und die Last an dem Traktionsmotor und der Batterie reduziert wird. Dies reduziert wiederum den Strom, der durch das Hochspannungs-EDS fließt. In mindestens einem Beispiel ist die Fahrzeugsteuerung dazu programmiert, einen Schwellenwert für den Fahrerleistungsbedarf zum Herunterziehen des Verbrennungsmotors als Reaktion auf die Detektion einer Überstrom- oder einer Übertemperaturbedingung zu verringern.
Gemäß einer dritten beispielhaften Minderungsmaßnahme beinhaltet der EDS-Schutzalgorithmus Modifizieren eines Leistungsentladegrenzwerts der Traktionsbatterie auf Grundlage einer Tabelle zum Hochziehen des Verbrennungsmotors für die vom Fahrer angeforderte Leistung. In diesem Beispiel gibt die Tabelle die vom Fahrer angeforderte Leistung vor, bei der der Verbrennungsmotor auf Grundlage des gemäß einem Entladeleistungsgrenzwert aus der Traktionsbatterie zulässigen Stroms und der aktuellen Fahrzeuggeschwindigkeit hochgezogen wird. Wenn diese Minderungsmaßnahme umgesetzt wird, wird der Verbrennungsmotor bei einer niedrigeren vom Fahrer angeforderten Leistung auf Grundlage des Leistungsentladegrenzwerts aus der Batterie hochgezogen. Dann wird die vom Fahrer angeforderte Leistung unter Verwendung des Verbrennungsmotors erfüllt und die Last an dem Traktionsmotor wird reduziert. Dies reduziert wiederum den Strom, der durch das Hochspannungs-EDS fließt.
Gemäß einer vierten beispielhaften Minderungsmaßnahme beinhaltet der EDS-Schutzalgorithmus Modifizieren des Leistungsentladegrenzwerts der Traktionsbatterie auf Grundlage einer Tabelle zum Herunterziehen des Verbrennungsmotors für die vom Fahrer angeforderte Leistung. In diesem Beispiel gibt die Tabelle die vom Fahrer angeforderte Leistung vor, bei der der Verbrennungsmotor auf Grundlage des gemäß dem Entladeleistungsgrenzwert aus der Traktionsbatterie zulässigen Stroms und der aktuellen Fahrzeuggeschwindigkeit heruntergezogen wird. Wenn diese Minderungsmaßnahme umgesetzt wird, wird der Verbrennungsmotor bei einer niedrigeren vom Fahrer angeforderten Leistung heruntergezogen. Dementsprechend wird die vom Fahrer angeforderte Leistung eine längere Zeit unter Verwendung des Verbrennungsmotors erfüllt und die Last an dem Traktionsmotor wird reduziert. Dies reduziert wiederum den Strom, der durch das Hochspannungs-EDS fließt.
Gemäß einer fünften beispielhaften Minderungsmaßnahme beinhaltet der EDS-Schutzalgorithmus Reduzieren eines Gesamtentladeleistungsgrenzwerts der Traktionsbatterie. Der Entladeleistungsgrenzwert der Traktionsbatterie ist maßgeblich für die Entladehöchstgrenze der Batterie für einen gegebenen Satz von Bedingungen. Wenn dieser Gesamtgrenzwert reduziert wird, wird die aus der Batterie abgegebene Höchstleistung reduziert, was den Strom verringert, der durch das Hochspannungs-EDS fließt. In mindestens einem Beispiel ist die Fahrzeugsteuerung dazu programmiert, einen Entladeleistungsgrenzwert der Traktionsbatterie als Reaktion auf die Detektion einer Überstrom- oder einer Übertemperaturbedingung zu verringern.
Gemäß einer sechsten beispielhaften Minderungsmaßnahme beinhaltet der EDS-Schutzalgorithmus Reduzieren eines Gesamtladeleistungsgrenzwerts der Traktionsbatterie. Der Ladeleistungsgrenzwert der Traktionsbatterie ist maßgeblich für die Ladehöchstgrenze der Batterie, wenn sie anhand von Nutzbremsen oder anhand einer externen Leistungsquelle aufgeladen wird oder wenn Wiederaufladung unter Verwendung von Verbrennungsmotorleistung zugeführt wird. Wenn dieser Gesamtladegrenzwert reduziert wird, wird die in die Traktionsbatterie fließende Leistung reduziert, was den Strom verringert, der durch das Hochspannungs-EDS fließt. In mindestens einem Beispiel ist die Fahrzeugsteuerung dazu programmiert, einen Ladeleistungsgrenzwert der Traktionsbatterie als Reaktion auf die Detektion einer Überstrom- oder einer Übertemperaturbedingung zu verringern.
Gemäß einer siebten beispielhaften Minderungsmaßnahme beinhaltet der EDS-Schutzalgorithmus Reduzieren von Nutzbremsmoment- und/oder Leistungsgrenzwerten. Nutzbremssteuerungen sind maßgeblich für den Drehmomenthöchstgrenzwert und/oder den Leistungsgrenzwert, der während der Leistungsregeneration zulässig ist. Wenn diese zwei Grenzwerte reduziert werden, wird die durch Nutzbremsen aufgefangene Energie reduziert und somit wird Überschussenergie durch die Reibungsbremsen abgeleitet. Dies reduziert den Strom, der in dem Hochspannungs-EDS ausgeführt wird. In mindestens einem Beispiel ist die Fahrzeugsteuerung dazu programmiert, einen Nutzbremsleistungsgrenzwert als Reaktion auf die Detektion einer Überstrom- oder einer Übertemperaturbedingung zu verringern.
Gemäß einer achten beispielhaften Minderungsmaßnahme beinhaltet der EDS-Schutzalgorithmus Reduzieren der Höchstfahrgeschwindigkeit im EV-Modus. Höhere Fahrgeschwindigkeiten im EV-Modus fordern höhere Leistung aus dem Traktionsmotor und der Batterie. Wenn die zulässige Höchstfahrgeschwindigkeit im EV-Modus reduziert wird, wird der Verbrennungsmotor hochgezogen, um den Antrieb zu ergänzen, falls das Fahrzeug über dieser Schwellengeschwindigkeit gefahren wird. Wenn sie umgesetzt wird, reguliert diese Minderungsmaßnahme den Strom, der aus der Traktionsbatterie in das Hochspannungs-EDS abgegeben wird. In mindestens einem Beispiel ist die Fahrzeugsteuerung dazu programmiert, eine Höchstfahrgeschwindigkeit im EV-Modus als Reaktion auf die Detektion einer Überstrom- oder einer Übertemperaturbedingung zu reduzieren.
Gemäß einer neunten beispielhaften Minderungsmaßnahme beinhaltet der EDS-Schutzalgorithmus Deaktivieren von auswählbaren Fahrmodi, die mehr elektrischen Antrieb erfordern. In der Tat kann diese Minderungsmaßnahme ein erzwungenes Ende gewisser Vorgänge im EV-Modus bewirken. Falls das Fahrzeug somit in einem Fahrmodus betrieben wird, der mehr elektrischen Antrieb erfordert, kann die Minderungsmaßnahme bewirken, dass der Fahrmodus zwangsweise angehalten wird. Die Minderungsmaßnahme kann ferner Umschalten des Betriebsmodus in einen herkömmlichen Modus, der weniger EV-Antrieb erfordert, beinhalten. Dies würde die Ströme reduzieren, die das EDS durchfließen. In einigen Beispielen ist die Fahrzeugsteuerung dazu programmiert, einen EV-Antriebsmodus als Reaktion auf die Detektion einer Überstrom- oder einer Übertemperaturbedingung zu deaktivieren. In einigen anderen Beispielen kann die Steuerung dazu programmiert sein, eine Minderungsmaßnahme zu aktivieren, die einen leistungsreduzierten Betrieb der elektrischen Maschine aufweist.
Gemäß einer zehnten beispielhaften Minderungsmaßnahme beinhaltet der EDS-Schutzalgorithmus Erweitern zulässiger Schwellenwerte für NVH (noise, vibration, and harshness - Geräusche, Schwingungen und Rauigkeit). NVH-Schwellenwerte sind im Allgemeinen so definiert, dass das Fahrzeug so gleichmäßig wie möglich betrieben wird. Standardmäßige NVH-Schwellenwerte können so angeordnet sein, dass sie verhindern, dass der Verbrennungsmotor angeschaltet wird, und das Betreiben des Fahrzeugs im EV-Modus so weit wie möglich maximieren. Wenn diese beispielhafte Minderungsmaßnahme umgesetzt wird, werden die NVH-Schwellenwerte reduziert, um mehr nicht elektrischen Betrieb auf Kosten erhöhter NVH zu ermöglichen. Dies reduziert wiederum die Lasten an den elektrischen Maschinen und die Ströme, die das Hochspannungs-EDS durchfließen.
Gemäß einer elften beispielhaften Minderungsmaßnahme beinhaltet der EDS-Schutzalgorithmus Erzwingen eines Betriebs mit angeschaltetem Verbrennungsmotor (z. B. erzwungener Hybridantriebsmodus und/oder herkömmlicher ICE-Antriebsmodus). Wenn der Verbrennungsmotor angeschaltet ist, wird die vom Fahrer angeforderte Leistung aus dem Verbrennungsmotor zugeführt und die aus dem Traktionsmotor erforderliche Leistung ist reduziert. Diese Minderungsmaßnahme kann die Benutzerauswahl gewisser Antriebsmodi mit elektrischem Schwerpunkt (z. B. Sparfahrmodus) außer Kraft setzen. Dies reduziert wiederum den Strom, der das Hochspannungs-EDS durchfließt.
Gemäß einer zwölften beispielhaften Minderungsmaßnahme beinhaltet der EDS-Schutzalgorithmus Reduzieren der Last an ergänzenden elektrischen Maschinen wie etwa denjenigen, die in elektrischen Systemen mit Allradantrieb (all-wheel drive - AWD) zu finden sind. In einem elektrischen AWD-System kann die Minderungsmaßnahme durch entweder unvollständiges oder vollständiges Deaktivieren der elektrischen Hilfsmaschinen umgesetzt werden. Somit kann der Strom, der das Hochspannungs-EDS durchfließt, reduziert werden.
Gemäß einer dreizehnten beispielhaften Minderungsmaßnahme beinhaltet der EDS-Schutzalgorithmus Reduzieren der elektrischen Nebenverbraucher des Fahrzeugs an dem elektrischen Bus, wie etwa der Klimaanlage und Heizung des Fahrzeugs. Falls die elektrische Klimaanlage oder Heizung abgeschaltet wird, könnte die elektrische Last, die dem mit dieser Ausstattung verbundenen Bus zugeführt wird, reduziert werden. Dies würde wiederum den Strom, der aus der Batterie an den bestimmten Bus abgegeben wird, auf Kosten des Fahrgastkomforts reduzieren.
Gemäß einer vierzehnten beispielhaften Minderungsmaßnahme beinhaltet der EDS-Schutzalgorithmus Reduzieren der Laderate, wenn das Fahrzeug geladen wird (z. B. PHEVs und BEVs). Im Fall eines PHEV und/oder BEV könnte die Wiederaufladerate der Hochspannungsbatterie reduziert werden, um den Strom zu verringern, der das Lade-EDS durchfließt.
Gemäß einer fünfzehnten beispielhaften Minderungsmaßnahme beinhaltet der EDS-Schutzalgorithmus Reduzieren der DC/DC-Wandler-Ausgabe an Nebenverbraucher des Fahrzeugs. Wie vorstehend erörtert, stellt der DC/DC-Wandler Hochspannungs-DC-Ströme auf Niederspannungs-DC-Ströme ein, um die spannungsärmeren Nebenverbraucher zu versorgen. Falls gewisse Abschnitte des EDS von dauerhafter Beschädigung bedroht sind, kann diese Minderungsmaßnahme derart umgesetzt werden, dass die diesem DC/DC-Wandler zugeführte Last reduziert wird. Dies reduziert wiederum den Strom, der das EDS durchfließt. In mindestens einem Beispiel ist die Fahrzeugsteuerung dazu programmiert, elektrische Nebenverbraucher des Fahrzeugs als Reaktion auf die Detektion einer Überstrom- oder einer Übertemperaturbedingung zu reduzieren.
Gemäß einer sechzehnten beispielhaften Minderungsmaßnahme beinhaltet der EDS-Schutzalgorithmus Begrenzen der Leistung, die externen Vorrichtungen zugeführt wird. In einigen Beispielen kann das Fahrzeug dazu konfiguriert sein, externen elektrischen Maschinen unter Verwendung von Niederspannungs- oder Hochspannungsbatterien und eines Wechselrichtersystems Leistung zuzuführen. In diesem Szenario beinhaltet die Minderungsmaßnahme Überwachen, ob der Strom und/oder die Temperatur an dem EDS sich dem Stromschwellenwert oder Temperaturschwellenwert nähert. Als Reaktion darauf beinhaltet die Minderungsmaßnahme Reduzieren oder Anhalten der Leistungszufuhr zu der externen Vorrichtung mit ausreichender Vorwarnung, um den in dem EDS getragenen Strom zu reduzieren.
Eine beliebige Kombination aus den vorstehenden Minderungsmaßnahmen könnte unter Verwendung von Algorithmen der in der vorliegenden Offenbarung bereitgestellten Algorithmen ermöglicht werden. Der Minderungsauswahlalgorithmus beinhaltet die Auswahl der optimalen Kombination aus Minderungsmaßnahmen, um die beste Wirksamkeit zum Schützen bestimmter Komponenten zu ergeben, die von elektrischer Beschädigung gefährdet sind. Wenngleich hier beispielhaft eine Liste gewisser Minderungsmaßnahmen dargestellt ist, ist vorgesehen, dass andere Maßnahmen zur Reduzierung des elektrischen Flusses entweder allein oder in Kombination mit den vorstehend erörterten umgesetzt werden können, um die Wirkung des Schützens von EDS-Komponenten, die von elektrischer Beschädigung gefährdet sind, zu erreichen.
Beliebige der Minderungsmaßnahmen können ferner dazu modifiziert sein, die Wirksamkeit und/oder funktionelle Wirkung der bestimmten Maßnahme zu verändern. Unter Bezugnahme auf 3 stellt das Verfahren 300 eine erste Unterroutine zur Modifizierung von Migrationsmaßnahmen dar. Gemäß dem Beispiel wird ein grundlegender Ansatz mit einem An-/Aus-Schalter eingesetzt, um einen bestimmten Satz von umgesetzten Minderungsmaßnahmen zu starten oder anzuhalten. Bei Schritt 302 werden eine oder mehrere Minderungsmaßnahmen (MA_n ) aktiviert. Bei Schritt 304 beinhaltet die Unterroutine die Detektion des Vorhandenseins einer modifizierenden Bedingung. Falls bei Schritt 304 keine modifizierende Bedingung detektiert wird (was in dem beispielhaften Ablaufdiagramm aus 3 durch eine Nullantwort dargestellt ist), wird bei Schritt 306 die standardmäßige Minderungsmaßnahme ohne Modifikation umgesetzt.
Falls bei Schritt 304 die modifizierende Bedingung detektiert wird, beinhaltet die erste Unterroutine zur Modifizierung von Migrationsmaßnahmen Umschalten des Minderungsmaßnahmenbefehls gemäß einem vorbestimmten Skalarwerts. Zum Beispiel kann als Reaktion auf die Detektion eines EDS-Stroms über einem vorbestimmten Schwellenwert der Grenzwert zum Hochziehen des Verbrennungsmotors der vorstehend erörterten dritten Minderungsmaßnahme um einen vorbestimmten Skalarwert reduziert werden. Gemäß einem konkreteren Beispiel kann der Schwellenwert für die vom Fahrer angeforderte Leistung, bei der der Verbrennungsmotor hochgezogen wird, um 50 % reduziert werden, was bewirkt, dass der Verbrennungsmotor den Antrieb während längerer Dauern ergänzt, womit der Stromfluss durch das EDS reduziert wird. Bei Schritt 308 wird die Minderungsmaßnahme gemäß einer vorbestimmten skalaren Umschaltung modifiziert. Bei Schritt 310 wird der modifizierte Minderungsmaßnahmenbefehl an die Fahrzeugsystemsteuerung übertragen.
Unter Bezugnahme auf 4 stellt ein Verfahren 400 eine zweite Unterroutine zur Modifizierung von Migrationsmaßnahmen dar, die einen variablen Befehlsmultiplikator einsetzt. Gemäß dem Beispiel kann eine Lookup-Tabelle in Speicher gespeichert sein und eine Vielzahl von Multiplikatorwerten enthalten, die als Reaktion auf gewisse Fahrzeugbedingungen auf die Minderungsmaßnahme anzuwenden sind. Bei Schritt 402 werden eine oder mehrere Minderungsmaßnahmen (MA_n ) aktiviert. Bei Schritt 404 beinhaltet die Unterroutine die Detektion des Vorhandenseins einer modifizierenden Bedingung. Falls bei Schritt 404 keine modifizierende Bedingung detektiert wird (was in dem beispielhaften Ablaufdiagramm aus 4 durch eine Nullantwort dargestellt ist), wird bei Schritt 406 die standardmäßige Minderungsmaßnahme ohne Modifikation umgesetzt.
Falls bei Schritt 404 die modifizierende Bedingung detektiert wird, beinhaltet der Algorithmus bei Schritt 408 das Erfassen einer Temperatur, die einer Fehlerstelle zugeordnet ist. Bei Schritt 410 beinhaltet der Algorithmus das Berechnen eines Gain-Multiplikationswerts auf Grundlage des erfassten Temperaturwerts unter Verwendung einer Lookup-Tabelle zur Gain-Auswahl, die in einem Speicher gespeichert ist. Bei Schritt 412 beinhaltet der Algorithmus das Nachsehen eines Bezugswerts für eine Minderungsmaßnahme, der der aktivierten Minderungsmaßnahme MA_n zugeordnet ist. Bei Schritt 414 beinhaltet der Algorithmus das Multiplizieren des Bezugswerts aus der Minderungsmaßnahmentabelle mit dem berechneten Gain-Wert. Bei Schritt 416 wird der modifizierte Minderungsmaßnahmenbefehl an die Fahrzeugsystemsteuerung übertragen.
Unter Bezugnahme auf 5 stellt ein Verfahren 500 eine dritte Unterroutine zur Modifizierung von Migrationsmaßnahmen dar, die mehrere Tabellen zum Einsetzen eines variablen Befehlsmultiplikators einsetzt. Eine Vielzahl von Tabellen kann in einem Speicher gespeichert sein und als Reaktion auf gewisse Fahrzeugbedingungen einzeln auf jede Minderungsmaßnahme angewendet werden. Gemäß einem Beispiel ist eine Tabelle für vollständige Aktivierung gespeichert und eine Tabelle für Leistungsreduzierung gespeichert, die einer Tabelle für reduzierte Leistung entspricht. Im Kontext der vorliegenden Offenbarung bezieht sich Leistungsreduzierung auf den Betrieb einer Vorrichtung mit weniger als einer elektrischen Nennhöchstkapazität, um ihre Lebensdauer zu verlängern und Beschädigungen zu vermeiden. Die Tabelle für Leistungsreduzierung kann Leistungsreduzierungskurven beinhalten, die Leistungsgrenzwerte in Abhängigkeit von der Temperatur reduzieren. Für beliebige der Komponenten des EDS kann die Steuerung Nennwerte für den leistungsreduzierten Betrieb speichern, um den Betrieb kritischer Komponenten aufrechtzuerhalten, während die Gefahr einer Beschädigung aufgrund von Überstrom gemindert wird. Bei Schritt 502 werden eine oder mehrere Minderungsmaßnahmen (MA_n ) aktiviert. Bei Schritt 504 beinhaltet die Unterroutine die Detektion des Vorhandenseins einer modifizierenden Bedingung. Falls bei Schritt 504 keine modifizierende Bedingung detektiert wird (was in dem beispielhaften Ablaufdiagramm aus 5 durch eine Nullantwort dargestellt ist), wird bei Schritt 506 die standardmäßige Minderungsmaßnahme ohne Modifikation umgesetzt.
Falls bei Schritt 504 die modifizierende Bedingung detektiert wird, beinhaltet der Algorithmus bei Schritt 508 das Erfassen einer Temperatur, die einer Fehlerstelle zugeordnet ist. Bei Schritt 510 beinhaltet der Algorithmus das Normalisieren von Temperaturablesungen, die von einer oder mehreren Stellen in dem EDS empfangen werden. In einigen Beispielen werden die direkt von einem Thermoelement übertragenen Daten normalisiert, indem ein RMS-Wert aus den Rohdaten erzeugt wird. In anderen Beispielen können die Daten normalisiert werden, indem gewisse Schwankungen oder Spitzen in dem Temperaturdatensatz herausgefiltert werden.
Bei Schritt 512 beinhaltet der Algorithmus das Interpolieren zwischen einer Bezugs-Lookup-Tabelle für Minderungsmaßnahmenwerte, die der aktivierten Minderungsmaßnahme MA_n zugeordnet sind, und einer Tabelle für Leistungsreduzierung, die einer reduzierten Leistung zugeordnet ist. Der Algorithmus kann ein Spektrum einer reduzierten Leistung beinhalten, das der Minderungsmaßnahme zugeordnet ist, von einer vollständig leistungsreduzierten bis hin zu einer unmodifizierten Bezugsleistung.
Bei Schritt 514 beinhaltet der Algorithmus das Berechnen des Gain-Multiplikationswerts auf Grundlage des erfassten Temperaturwerts kombiniert mit der Interpolation zwischen der Bezugsleistung und der leistungsreduzierten Leistung einer oder mehrerer Komponenten. Bei Schritt 516 beinhaltet der Algorithmus das Multiplizieren des Bezugswerts aus der Minderungsmaßnahmentabelle mit dem berechneten Gain-Wert, der einen ausgewählten Grad der leistungsreduzierten Leistung beinhalten kann. Bei Schritt 518 wird der modifizierte Minderungsmaßnahmenbefehl an die Fahrzeugsystemsteuerung übertragen. Gemäß einigen Beispielen ist die Fahrzeugsteuerung dazu programmiert, den Gain-Multiplikationswert auf Grundlage eines leistungsreduzierten Betriebs einer ausgewählten Komponente in dem EDS auf die Minderungsmaßnahme anzuwenden.
Unter Bezugnahme auf 6 ist ein Algorithmusablaufdiagramm bereitgestellt, das das Verfahren 600 darstellt. Gemäß einigen Aspekten kann das Verfahren 600 Teil einer sequentiellen schichtenden Unterroutine von Minderungsmaßnahmen während des Anwendens eines einzelnen vorbestimmten Zeitfensters sein. Ein Satz von Minderungsmaßnahmen kann sequentiell angewendet werden, um elektrische Störungen in einem EDS zu verwalten. Bei Schritt 602 beinhaltet der Algorithmus das Erfassen einer Umgebungstemperatur in einer Nähe des EDS. Bei Schritt 604 beinhaltet der Algorithmus das Berechnen eines Grenzwerts für eine Komponententemperatur auf Grundlage eines vorbestimmten Schwellenwerts zum Schutz der Komponente. Gemäß einigen Beispielen beinhaltet der Algorithmus das Nachsehen des Grenzwerts für die Komponententemperatur in einer Lookup-Tabelle, die in einem Speicher gespeichert ist. Bei Schritt 606 beinhaltet der Algorithmus das Berechnen eines Steuerschwellenwerts, um den der Grenzwert für die Komponententemperatur zu modifizieren ist. Gemäß weiteren Beispielen ist der Steuerschwellenwert ein Prozentsatz des Grenzwerts der Komponente, bei dem die Minderungsmaßnahme angeschaltet werden sollte. Bei Schritt 608 wird der Grenzwert für die Komponententemperatur auf Grundlage des Prozentsatzes des Steuerschwellenwerts modifiziert. Somit kann die Stromtragfähigkeit des EDS auf einer oder mehreren Strombegrenzungskomponenten innerhalb des EDS beruhen. Wie nachstehend ausführlicher erörtert, kann außerdem die Auswahl der Strombegrenzungskomponente in Echtzeit vorgenommen werden und auf Grundlage bestimmter Zeitfenster der Überwachung, der Stelle in dem EDS oder anderer Betriebsbedingungen variieren.
Bei Schritt 610 beinhaltet der Algorithmus das Erfassen der Temperatur an einer oder mehreren EDS-Komponenten. Wie vorstehend erörtert, kann die Komponententemperatur direkt verwendet werden (wie sie z. B. direkt von einem Thermoelementsignal bereitgestellt wird) oder können normalisierte Temperaturwerte eingesetzt werden. Bei Schritt 612 beinhaltet der Algorithmus das Vergleichen, ob die erfasste Komponententemperatur den modifizierten Grenzwert für die Komponententemperatur überschritten hat. Falls die Komponententemperatur bei 612 unter dem modifizierten Grenzwert liegt, beinhaltet der Algorithmus bei Schritt 614 das Vornehmen keiner Minderungsmaßnahme und das Fortsetzen des Überwachens der Temperatur an einer oder mehreren Stellen in dem EDS.
Falls die erfasste Komponententemperatur bei Schritt 612 den modifizierten Grenzwert für die Komponententemperatur überschritten hat, wird bei Schritt 616 eine erste Minderungsmaßnahme MA₁ aktiviert. Es versteht sich, dass jede unterschiedliche Minderungsmaßnahme einen einzigartigen zugeordneten Temperatur- und/oder Stromgrenzwert aufweisen kann, bei dem diese bestimmte Minderungsmaßnahme aktiviert wird. Bei Schritt 618 beinhaltet der Algorithmus das Innehalten während einer Zeitdauer t_Verweil zum Bewerten der Wirksamkeit der ersten Minderungsmaßnahme MA₁ . Sobald die Zeitdauer t_Verweil verstrichen ist, beinhaltet der Algorithmus das Bewerten, ob zusätzlich zu der ersten Minderungsmaßnahme MA₁ eine zweite Minderungsmaßnahme erforderlich ist.
Bei Schritt 620 beinhaltet der Algorithmus das Modifizieren des Grenzwerts für die Komponententemperatur, der der zweiten Minderungsmaßnahme MA₂ zugeordnet ist. Bei Schritt 622 beinhaltet der Algorithmus das Bewerten, ob die erfasste Komponententemperatur den modifizierten Grenzwert für die Komponententemperatur überschreitet, bei dem die zweite Minderungsmaßnahme MA₂ betätigt wird. Falls die erfasste Komponententemperatur bei Schritt 622 unter dem modifizierten Grenzwert für die Komponententemperatur liegt, der der zweiten Minderungsmaßnahme MA₂ zugeordnet ist, beinhaltet der Algorithmus bei Schritt 624 kein Vornehmen weiterer Minderungsmaßnahmen. In der Praxis kann dieses Szenario einer hohen Wirksamkeit der ersten Minderungsmaßnahme entsprechen, sodass nur eine Minderungsmaßnahme notwendig ist, um die Temperatur in dem EDS zu verwalten.
Falls die erfasste Komponententemperatur bei Schritt 622 über dem modifizierten Grenzwert für die Komponententemperatur liegt, der der zweiten Minderungsmaßnahme MA₂ zugeordnet ist, beinhaltet der Algorithmus bei Schritt 626 das Aktivieren der zweiten Minderungsmaßnahme MA₂ .
Auf ähnliche Art und Weise kann der Algorithmus die anhaltende Schichtung einer beliebigen Anzahl von Minderungsmaßnahmen beinhalten, um ihre Wirkungen derart zu kombinieren, dass die Gesamtwirksamkeit zu der gewünschten Temperatur- und/oder Stromregulierung des EDS führt. Bei Schritt 628 beinhaltet der Algorithmus das Modifizieren des Grenzwerts für die Komponententemperatur, der der „n-ten“ Minderungsmaßnahme MA_n zugeordnet ist, wobei n eine beliebige Anzahl von Gesamtminderungsmaßnahmen darstellen kann. Bei Schritt 630 beinhaltet der Algorithmus das Bewerten, ob die erfasste Komponententemperatur den modifizierten Grenzwert für die Komponententemperatur überschreitet, bei dem die n-te Minderungsmaßnahme MA_n betätigt wird. Falls die erfasste Komponententemperatur bei Schritt 630 unter dem modifizierten Grenzwert für die Komponententemperatur liegt, der der n-ten Minderungsmaßnahme MA_n zugeordnet ist, beinhaltet der Algorithmus bei Schritt 624 kein Vornehmen weiterer Minderungsmaßnahmen. Falls die erfasste Komponententemperatur bei Schritt 630 über dem modifizierten Grenzwert für die Komponententemperatur liegt, der der n-ten Minderungsmaßnahme MA_n zugeordnet ist, beinhaltet der Algorithmus bei Schritt 632 das Aktivieren der n-ten Minderungsmaßnahme MA_n . Gemäß einigen Beispielen beinhaltet der Algorithmus eine Verweilzeit nach dem Aktivieren einer Minderungsmaßnahme, bevor eine anschließende Minderungsmaßnahme aktiviert wird.
Unter Bezugnahme auf 7 ist ein Algorithmusablaufdiagramm bereitgestellt, das das Verfahren 700 darstellt. Gemäß einigen Aspekten kann das Verfahren 700 Teil einer zweiten sequentiellen schichtenden Unterroutine von Minderungsmaßnahmen sein, die ein beliebiges von mehreren unterschiedlichen Zeitfenstern einsetzen kann. Die verschiedenen Zeitfenster können auf Grundlage von Betriebsbedingungen und/oder der bestimmten erfassten Komponente mit einem vorliegenden oder bevorstehenden Stromfehler unterschiedlich ausgewählt und angewendet werden. Sobald ein Zeitfenster ausgewählt ist, wird ein bestimmter Satz von Minderungsmaßnahmen eingesetzt, der dem vorherigen Beispiel aus dem vorstehend beschriebenen Verfahren 600 ähnelt. Gemäß einigen Beispielen wird das Zeitfenster auf Grundlage von mindestens einem von einem erfassten Strombetrag, einer erfassten Stromänderungsrate, einem Temperaturbetrag, einer Temperaturänderungsrate und der Kritikalität einer überwachten Komponente ausgewählt.
Bei Schritt 702 beinhaltet der Algorithmus das Erfassen einer Umgebungstemperatur in einer Nähe des EDS. Bei Schritt 704 beinhaltet der Algorithmus das Berechnen eines Grenzwerts für eine Komponententemperatur auf Grundlage eines vorbestimmten Schwellenwerts zum Schutz der Komponente. Gemäß einigen Beispielen beinhaltet der Algorithmus das Nachsehen des Grenzwerts für die Komponententemperatur in einer Lookup-Tabelle, die in einem Speicher gespeichert ist. Bei Schritt 706 beinhaltet der Algorithmus das Berechnen eines Steuerschwellenwerts, um den der Grenzwert für die Komponententemperatur zu modifizieren ist. Gemäß einigen Beispielen ist der Steuerschwellenwert ein Prozentsatz des Grenzwerts der Komponente, bei dem die Minderungsmaßnahme angeschaltet werden sollte. Bei Schritt 708 wird der Grenzwert für die Komponententemperatur auf Grundlage des Prozentsatzes des Steuerschwellenwerts modifiziert. Somit kann die Stromtragfähigkeit eines beliebigen Abschnitts des EDS auf einer oder mehreren Strombegrenzungskomponenten innerhalb des EDS beruhen. Die Auswahl der Strombegrenzungskomponente und des zugeordneten Grenzwerts kann in Echtzeit vorgenommen werden und auf Grundlage bestimmter Zeitfenster der Überwachung, der Stelle in dem EDS oder anderer Betriebsbedingungen variieren.
Bei Schritt 710 beinhaltet der Algorithmus das Erfassen der Temperatur an einer oder mehreren EDS-Komponenten. Wie vorstehend erörtert, kann die Komponententemperatur direkt verwendet werden (wie sie z. B. direkt von einem Thermoelementsignal bereitgestellt wird) oder können normalisierte Temperaturwerte eingesetzt werden. Bei Schritt 712 beinhaltet der Algorithmus das Vergleichen, ob die erfasste Komponententemperatur den modifizierten Grenzwert für die Komponententemperatur überschritten hat. Falls die Komponententemperatur bei 712 unter dem modifizierten Grenzwert liegt, beinhaltet der Algorithmus das Vornehmen keiner Minderungsmaßnahme und das Zurückkehren zu Schritt 702 zum Fortsetzen des Überwachens der Temperatur und/oder des Stroms an einer oder mehreren ausgewählten Stellen in dem EDS.
Falls die erfasste Komponententemperatur bei Schritt 712 über dem modifizierten Grenzwert für die Komponententemperatur liegt, beinhaltet der Algorithmus die Auswahl eines Zeitfensters, über das eine oder mehrere Minderungsmaßnahmen anzuwenden sind. Der ausgewählte Zeitraum, über den die Minderungsmaßnahme aktiviert wird, kann auf einer erfassten Stromamplitude beruhen, die durch den bestimmten Zweig des EDS aufgenommen werden kann. In einem konkreten Beispiel können höhere Schwellenwerte für die Komponententemperatur und/oder höhere elektrische Schwellenwerte der Anwendung von Zeitfenstern mit kürzerer Dauer entsprechen, über die aggressivere Minderungsmaßnahmen anzuwenden sind. Umgekehrt können längere Zeitfenster ausgewählt werden, die niedrigeren Schwellenwerten für die Komponententemperatur und/oder niedrigeren elektrischen Schwellenwerten entsprechen, die in einem bestimmten Zweig des EDS zulässig sind. In anderen Beispielen kann eine Minderungsmaßnahme mit einem längeren Zeitfenster für langsamer ansteigende Strombedingungen angewendet werden und können Minderungsmaßnahmen mit kürzeren Zeitfenstern für schneller ansteigende Strombedingungen angewendet werden.
Falls bei Schritt 714 ein erstes Zeitfenster TW₁ ausgewählt wird, wird bei Schritt 716 eine erste Minderungsmaßnahme MA₁ über das erste Zeitfenster aktiviert. Es versteht sich, dass jede unterschiedliche Minderungsmaßnahme einen einzigartigen zugeordneten Temperaturgrenzwert aufweisen kann, bei dem diese bestimmte Minderungsmaßnahme aktiviert wird. Bei Schritt 718 beinhaltet der Algorithmus das Innehalten während einer Zeitdauer t_Verweil zum Bewerten der Wirksamkeit der ersten Minderungsmaßnahme MA₁ . Sobald die Zeitdauer t_Verweil verstrichen ist, beinhaltet der Algorithmus das Bewerten, ob zusätzlich zu der ersten Minderungsmaßnahme MA₁ eine zweite Minderungsmaßnahme erforderlich ist.
Bei Schritt 720 beinhaltet der Algorithmus das Modifizieren des Grenzwerts für die Komponententemperatur, der der zweiten Minderungsmaßnahme MA₂ zugeordnet ist. Bei Schritt 722 beinhaltet der Algorithmus das Bewerten, ob die erfasste Komponententemperatur den modifizierten Grenzwert für die Komponententemperatur überschreitet, bei dem die zweite Minderungsmaßnahme MA₂ betätigt wird. Falls die erfasste Komponententemperatur bei Schritt 722 unter dem modifizierten Grenzwert für die Komponententemperatur liegt, der der zweiten Minderungsmaßnahme MA₂ zugeordnet ist, beinhaltet der Algorithmus bei Schritt 724 kein Vornehmen weiterer Minderungsmaßnahmen. In der Praxis kann dieses Szenario einer hohen Wirksamkeit der ersten Minderungsmaßnahme entsprechen, sodass nur eine Minderungsmaßnahme notwendig ist, um die Temperatur in dem EDS zu verwalten.
Falls die erfasste Komponententemperatur bei Schritt 722 über dem modifizierten Grenzwert für die Komponententemperatur liegt, der der zweiten Minderungsmaßnahme MA₂ zugeordnet ist, beinhaltet der Algorithmus bei Schritt 726 das Aktivieren der zweiten Minderungsmaßnahme MA₂ .
Auf ähnliche Art und Weise kann der Algorithmus die anhaltende Schichtung einer beliebigen Anzahl von Minderungsmaßnahmen beinhalten, um ihre Wirkungen derart zu kombinieren, dass die Gesamtwirksamkeit zu der gewünschten Temperaturregulierung des EDS führt. Bei Schritt 728 beinhaltet der Algorithmus das Modifizieren des Grenzwerts für die Komponententemperatur, der der n-ten Minderungsmaßnahme MA_n zugeordnet ist, wobei n eine beliebige Anzahl von Gesamtminderungsmaßnahmen darstellen kann. Bei Schritt 730 beinhaltet der Algorithmus das Bewerten, ob die erfasste Komponententemperatur den modifizierten Grenzwert für die Komponententemperatur überschreitet, bei dem die n-te Minderungsmaßnahme MA_n betätigt wird. Falls die erfasste Komponententemperatur bei Schritt 730 unter dem modifizierten Grenzwert für die Komponententemperatur liegt, der der n-ten Minderungsmaßnahme MA_n zugeordnet ist, beinhaltet der Algorithmus bei Schritt 724 kein Vornehmen weiterer Minderungsmaßnahmen. Falls die erfasste Komponententemperatur bei Schritt 730 über dem modifizierten Grenzwert für die Komponententemperatur liegt, der der n-ten Minderungsmaßnahme MA_n zugeordnet ist, beinhaltet der Algorithmus bei Schritt 732 das Aktivieren der n-ten Minderungsmaßnahme MA_n . Gemäß einigen Beispielen beinhaltet der Algorithmus eine Verweilzeit nach dem Aktivieren einer Minderungsmaßnahme, bevor eine anschließende Minderungsmaßnahme aktiviert wird.
Falls bei Schritt 714 als Reaktion auf den Betrag des erfassten Stroms und/oder der erfassten Temperatur ein zweites Zeitfenster TW₂ ausgewählt wird, wird bei Schritt 734 eine erste Minderungsmaßnahme MA₁ über das zweite Zeitfenster TW₂ aktiviert. Es versteht sich, dass jede unterschiedliche Minderungsmaßnahme einen einzigartigen zugeordneten Temperaturgrenzwert aufweisen kann, bei dem diese bestimmte Minderungsmaßnahme für ein gegebenes Zeitfenster aktiviert wird. Bei Schritt 736 beinhaltet der Algorithmus das Innehalten während einer Zeitdauer tverweil zum Bewerten der Wirksamkeit der ersten Minderungsmaßnahme MA₁ . Sobald die Zeitdauer t_Verweil verstrichen ist, beinhaltet der Algorithmus das Bewerten, ob zusätzlich zu der ersten Minderungsmaßnahme MA₁ eine zweite Minderungsmaßnahme erforderlich ist.
Bei Schritt 738 beinhaltet der Algorithmus das Modifizieren des Grenzwerts für die Komponententemperatur, der der zweiten Minderungsmaßnahme MA₂ zugeordnet ist, für das zweite Zeitfenster TW₂ . Bei Schritt 740 beinhaltet der Algorithmus das Bewerten, ob die erfasste Komponententemperatur den modifizierten Grenzwert für die Komponententemperatur überschreitet, bei dem die zweite Minderungsmaßnahme MA₂ betätigt wird. Falls die erfasste Komponententemperatur bei Schritt 740 unter dem modifizierten Grenzwert für die Komponententemperatur liegt, der der zweiten Minderungsmaßnahme MA₂ zugeordnet ist, beinhaltet der Algorithmus bei Schritt 724 kein Vornehmen weiterer Minderungsmaßnahmen. In der Praxis kann dieses Szenario einer hohen Wirksamkeit der ersten Minderungsmaßnahme entsprechen, sodass nur eine Minderungsmaßnahme notwendig ist, um die Temperatur in dem EDS zu verwalten.
Falls die erfasste Komponententemperatur bei Schritt 740 über dem modifizierten Grenzwert für die Komponententemperatur liegt, der der zweiten Minderungsmaßnahme MA₂ zugeordnet ist, beinhaltet der Algorithmus bei Schritt 742 das Aktivieren der zweiten Minderungsmaßnahme MA₂ .
Auf ähnliche Art und Weise kann der Algorithmus die anhaltende Schichtung einer beliebigen Anzahl von Minderungsmaßnahmen für ein gegebenes ausgewähltes Zeitfenster beinhalten, um ihre Wirkungen zu kombinieren, um die gewünschte Temperaturregulierung des EDS zu erreichen. Bei Schritt 742 beinhaltet der Algorithmus das Modifizieren des Grenzwerts für die Komponententemperatur, der der n-ten Minderungsmaßnahme MA_n zugeordnet ist, für das zweite Zeitfenster TW₂ , wobei n eine beliebige Anzahl von Gesamtminderungsmaßnahmen darstellen kann. Bei Schritt 746 beinhaltet der Algorithmus das Bewerten, ob die erfasste Komponententemperatur den modifizierten Grenzwert für die Komponententemperatur überschreitet, bei dem die n-te Minderungsmaßnahme MA_n betätigt wird. Falls die erfasste Komponententemperatur bei Schritt 746 unter dem modifizierten Grenzwert für die Komponententemperatur liegt, der der n-ten Minderungsmaßnahme MA_n zugeordnet ist, beinhaltet der Algorithmus bei Schritt 724 kein Vornehmen weiterer Minderungsmaßnahmen. Falls die erfasste Komponententemperatur bei Schritt 746 über dem modifizierten Grenzwert für die Komponententemperatur liegt, der der n-ten Minderungsmaßnahme MA_n zugeordnet ist, beinhaltet der Algorithmus bei Schritt 748 das Aktivieren der n-ten Minderungsmaßnahme MA_n über das zweite Zeitfenster TW₂ .
Beliebige der Vielzahl von Dauern der Zeitfenster können auf Grundlage des erfassten Stroms und/oder der erfassten Temperatur an einer ausgewählten Überwachungsstelle in dem EDS ausgewählt werden. Falls bei Schritt 714 das „i-te“ Zeitfenster ausgewählt wird, beinhaltet der Algorithmus das Bewerten von Minderungsmaßnahmen über ein Zeitfenster i, TW_i . Ähnlich wie vorherige Beispiele kann die Unterroutine, die dem Zeitfenster i, TW_i , zugeordnet ist, eine sequentielle Schichtung einer beliebigen Anzahl von Minderungsmaßnahmen beinhalten.
Sobald das Zeitfenster i, TW_i , als Reaktion auf den Betrag des erfassten Stroms und/oder der erfassten Temperatur ausgewählt wird, wird bei Schritt 750 eine erste Minderungsmaßnahme MA₁ über das Zeitfenster TW_i aktiviert. Es versteht sich, dass jede unterschiedliche Minderungsmaßnahme einen einzigartigen zugeordneten Temperaturgrenzwert aufweisen kann, bei dem diese bestimmte Minderungsmaßnahme für ein gegebenes Zeitfenster aktiviert wird. Bei Schritt 752 beinhaltet der Algorithmus das Innehalten während einer Zeitdauer t_Verweil zum Bewerten der Wirksamkeit der ersten Minderungsmaßnahme MA₁ . Sobald die Zeitdauer t_Verweil verstrichen ist, beinhaltet der Algorithmus das Bewerten, ob zusätzlich zu der ersten Minderungsmaßnahme MA₁ eine zweite Minderungsmaßnahme erforderlich ist.
Bei Schritt 754 beinhaltet der Algorithmus das Modifizieren des Grenzwerts für die Komponententemperatur, der der zweiten Minderungsmaßnahme MA₂ zugeordnet ist, für das Zeitfenster i, TW_i . Bei Schritt 756 beinhaltet der Algorithmus das Bewerten, ob die erfasste Komponententemperatur den modifizierten Grenzwert für die Komponententemperatur überschreitet, bei dem die zweite Minderungsmaßnahme MA₂ betätigt wird. Falls die erfasste Komponententemperatur bei Schritt 756 unter dem modifizierten Grenzwert für die Komponententemperatur liegt, der der zweiten Minderungsmaßnahme MA₂ zugeordnet ist, beinhaltet der Algorithmus bei Schritt 724 kein Vornehmen weiterer Minderungsmaßnahmen.
Falls die erfasste Komponententemperatur bei Schritt 756 über dem modifizierten Grenzwert für die Komponententemperatur liegt, der der zweiten Minderungsmaßnahme MA₂ zugeordnet ist, beinhaltet der Algorithmus bei Schritt 758 das Aktivieren der zweiten Minderungsmaßnahme MA₂ .
Auf ähnliche Art und Weise kann der Algorithmus die anhaltende Schichtung einer beliebigen Anzahl von Minderungsmaßnahmen für das ausgewählte Zeitfenster i, TW_i , beinhalten, um ihre Wirkungen zu kombinieren, um die gewünschte Temperaturregulierung des EDS zu erreichen. Bei Schritt 760 beinhaltet der Algorithmus das Modifizieren des Grenzwerts für die Komponententemperatur, der der n-ten Minderungsmaßnahme MA_n zugeordnet ist, für das Zeitfenster i, TW_i , wobei n eine beliebige Anzahl von Gesamtminderungsmaßnahmen darstellen kann. Bei Schritt 762 beinhaltet der Algorithmus das Bewerten, ob die erfasste Komponententemperatur den modifizierten Grenzwert für die Komponententemperatur überschreitet, bei dem die n-te Minderungsmaßnahme MA_n betätigt wird. Falls die erfasste Komponententemperatur bei Schritt 762 unter dem modifizierten Grenzwert für die Komponententemperatur liegt, der der n-ten Minderungsmaßnahme MA_n zugeordnet ist, beinhaltet der Algorithmus bei Schritt 724 kein Vornehmen weiterer Minderungsmaßnahmen. Falls die erfasste Komponententemperatur bei Schritt 762 über dem modifizierten Grenzwert für die Komponententemperatur liegt, der der n-ten Minderungsmaßnahme MA_n zugeordnet ist, beinhaltet der Algorithmus bei Schritt 764 das Aktivieren der n-ten Minderungsmaßnahme MA_n über das Zeitfenster i, TW_i .
8 beinhaltet den Verlauf 800, der Leistungsergebnisse des Anwendens von einem oder mehreren hier offenbarten Algorithmen darstellt. Gemäß einem Beispiel entspricht der Verlauf 800 der Anwendung eines ausgewählten Satzes von Minderungsmaßnahmen über ein einzelnes Zeitfenster. Der Verlauf 800 zeigt den Strom, der durch eine überwachte Komponente entnommen wird, wenn das Fahrzeug durch eine Reihe von Fahrzeugfahrzyklen gefahren wird. Die beispielhaften Fahrzyklen sind eine Darstellung von aggressivem, durch hohe Geschwindigkeiten und/oder hohe Beschleunigung gekennzeichnetem Fahrverhalten, schnellen Geschwindigkeitsschwankungen und Fahrverhalten im Anschluss an einen Start. Wenngleich dieser bestimmte Testzyklus als beispielhafte Darstellung der Wirkung der Algorithmen der vorliegenden Offenbarung verwendet wird, versteht es sich, dass EDS-Minderungsstrategien wirksam bleiben, um EDS-Komponenten in unzähligen Fahrzeugverwendungsfällen zu schützen.
Die horizontale Achse 802 stellt die Zeit in Sekunden dar. Die vertikale Achse 804 stellt den gefilterten Strom in Ampere zum Quadrat dar. Die Kurve 806 stellt den Strom dar, der eine überwachte Komponente durchfließt, ohne dass die hier erörterten EDS-Minderungsstrategien angewendet werden. Die Kurve 808 stellt den Strom dar, der die gleiche überwachte Komponente durchfließt, während ein Satz von einer oder mehreren Minderungsmaßnahmen angewendet wird. Der Strom wird in diesem Beispiel anhand der gefilterten Rohdaten von Stromablesungen geschätzt. In dem konkreten Beispiel des Verlaufs 800 wurden vier der vorstehend erörterten sechzehn Minderungsmaßnahmen angewendet, um den Systemstrom zu regulieren.
Die Kurve 810 stellt den Stromgrenzwert der überwachten Komponente dar. Falls die überwachte Komponente zum Beispiel laut ihrem Nennwert 300 s lang 55 A aushält, kann die Minderungsstrategie einen Stromgrenzwert der Kurve 810 von 3.025 A² anwenden. Zudem wird ein prozentualer Steuerschwellenwert 812 von etwa 66 % des Stromgrenzwerts 810 angewendet, um die Stromentnahme an der überwachten Komponente während des Fahrzyklustests bei etwa 2.000 A² zu halten.
Gemäß dem Beispiel in 8 beträgt das ausgewählte Zeitfenster 814, über das die Minderungsmaßnahme angewendet wird, 300 Sekunden. Das kürzere Zeitfenster kann auf Grundlage der schnellen anfänglichen Zunahme des Stromflusses ausgewählt werden, um die Ansprechempfindlichkeit des Systems zu verbessern und eine Beschädigung der überwachten EDS-Komponente zu vermeiden.
Es ist anhand der Kurve 806 des Verlaufs 800 zu sehen, dass ohne das Anwenden der Minderungsstrategie die Stromentnahme an der überwachten Komponente etwa ab dem kritischen Bereich 816 damit beginnt, den Stromgrenzwert 810 regelmäßig auf zyklische Weise zu überschreiten. Es ist zu beachten, dass dieser kritische Bereich 816 auf dem Schnittpunkt des Stromgrenzwerts 810 und des Abschlusses des angewendeten Zeitfensters 814 beruhen kann. Die hier dargestellten Minderungssysteme und Verfahren ermöglichen, dass die überwachte Komponente während aggressiver Fahrzyklen leistungsfähig ist, ohne dass es zu elektrischer Beschädigung aufgrund hoher Ströme kommt.
9 bis einschließlich 11 stellen zusätzliche Beispiele für die Kombination aus Temperatur- und/oder Stromberechnung, Auswahl von Minderungsmaßnahmen, Auswahl von Zeitfenstern und Schwellenwertarbitrierung über einen Steuerprozentsatz dar.
Unter Bezugnahme auf 9 stellt Leistungsergebnisse des Anwendens von einem oder mehreren Minderungsalgorithmen dar. Der Verlauf 900 entspricht zudem der Anwendung eines ausgewählten Satzes von Minderungsmaßnahmen über ein einzelnes Zeitfenster. Es wird ein vergleichsweise längeres Zeitfenster von 600 s angewendet, um den Strom an der überwachten Komponente zu regulieren. Der Verlauf 900 zeigt zudem den während eines oder mehrerer Fahrzyklen durch die überwachte Komponente entnommenen Strom. Ähnlich wie bei dem vorstehenden Beispiel stellt die horizontale Achse 902 die Zeit in Sekunden dar und die vertikale Achse 904 stellt den gefilterten Strom in Ampere zum Quadrat dar. Die Kurve 906 stellt den Strom dar, der die überwachte Komponente durchfließt, ohne dass die hier erörterten EDS-Minderungsstrategien angewendet werden. Die Kurve 908 stellt den Strom dar, der die gleiche überwachte Komponente durchfließt, während ein ausgewählter Satz von vier Minderungsmaßnahmen angewendet wird, um den Systemstrom zu regulieren. Der Strom an der überwachten Komponente wird anhand der gefilterten Rohdaten von Stromablesungen geschätzt.
Die Kurve 910 stellt den Stromgrenzwert der überwachten Komponente dar. Falls die überwachte Komponente zum Beispiel laut ihrem Nennwert 600 s lang 46 A aushält, kann die Minderungsstrategie einen Stromgrenzwert der Kurve 910 von 2.100 A² anwenden. Zudem wird ein prozentualer Steuerschwellenwert 912 von etwa 90 % des Stromgrenzwerts 910 angewendet, um die Stromentnahme an der überwachten Komponente während des gesamten Fahrzyklustests unter etwa 2.000 A² zu halten.
Das ausgewählte Zeitfenster 914, über das die Minderungsmaßnahme angewendet wird, beträgt 600 Sekunden. In Bezug auf den Verlauf 800 kann im Fall einer allmählicheren anfänglichen Zunahme des Stromflusses zu Beginn des Zyklus ein längeres Zeitfenster 914 geeignet sein.
Es ist anhand der Kurve 906 des Verlaufs 900 zu sehen, dass ohne das Anwenden der Minderungsstrategie die Stromentnahme an der überwachten Komponente etwa ab dem kritischen Bereich 916 damit beginnt, zyklisch mit einem stabilen Durchschnittswert deutlich über dem Stromgrenzwert 910 zu verlaufen. Es ist zu beachten, dass dieser kritische Bereich 916 auf dem Schnittpunkt des Stromgrenzwerts 910 und des Abschlusses des angewendeten Zeitfensters 914 beruhen kann. Die hier dargestellten Minderungssysteme und Verfahren ermöglichen, dass die überwachte Komponente während der aggressiven Fahrzyklen leistungsfähig ist, ohne dass es zu elektrischer Beschädigung aufgrund hoher Ströme kommt.
10 beinhaltet den Verlauf 1000, der Ergebnisse des Anwendens eines Satzes von vorstehend erörterten Algorithmen für Minderungsmaßnahmen darstellt. Der Verlauf 1000 entspricht zudem der Anwendung eines ausgewählten Satzes von Minderungsmaßnahmen über ein einzelnes Zeitfenster. Es wird ein vergleichsweise noch längeres Zeitfenster von 1.800 s angewendet, um den Strom an der überwachten Komponente zu regulieren. Ähnlich wie die vorstehenden Beispiele zeigt der Verlauf 1000 zudem den während eines oder mehrerer Fahrzyklen durch die überwachte Komponente entnommenen Strom. Die horizontale Achse 1002 stellt die Zeit in Sekunden dar und die vertikale Achse 1004 stellt den gefilterten Strom in Ampere zum Quadrat dar. Die Kurve 1006 stellt den Strom dar, der die überwachte Komponente durchfließt, ohne dass die hier erörterten EDS-Minderungsstrategien angewendet werden. Die Kurve 1008 stellt den Strom dar, der die gleiche überwachte Komponente durchfließt, während ein ausgewählter Satz von vier Minderungsmaßnahmen angewendet wird, um den Systemstrom zu regulieren. Der Strom an der überwachten Komponente wird anhand der gefilterten Rohdaten von Stromablesungen geschätzt.
Die Kurve 1010 stellt den Stromgrenzwert der überwachten Komponente dar. Falls die überwachte Komponente zum Beispiel laut ihrem Nennwert 46 A während einer Dauer von 1.800 s aushält, kann die Minderungsstrategie einen Stromgrenzwert der Kurve 1010 von etwa 2.100 A² anwenden. Zudem wird ein prozentualer Steuerschwellenwert 1012 von etwa 90 % des Stromgrenzwerts 1010 angewendet, um die Stromentnahme an der überwachten Komponente während des gesamten Fahrzyklustests unter etwa 2.000 A² zu halten.
Das ausgewählte Zeitfenster 1014, über das die Minderungsmaßnahme angewendet wird, ist in Bezug auf die vorherigen Beispiele von 300 und 600 Sekunden deutlich länger. In Bezug auf den Verlauf 800 kann im Fall einer Komponente, die niedrigere Ströme trägt und allmählich Wärme über einen langen Zeitraum mit geringerer Gefahr einer kurzzeitigen Beschädigung ansammelt, ein längeres Zeitfenster 914 geeignet sein. Zusätzlich können Zeitfenster mit verlängerter Dauer angewendet werden, um den elektrischen Fluss für andere Komponenten zu verwalten.
Es ist anhand der Kurve 1006 des Verlaufs 1000 zu sehen, dass ohne das Anwenden der Minderungsstrategie die Stromentnahme an der überwachten Komponente die elektrischen Nenngrenzwerte deutlich überschreitet. Die hier dargestellten Minderungssysteme und Verfahren ermöglichen, dass die überwachte Komponente während eines oder mehrerer aggressiver Fahrzyklen leistungsfähig ist, ohne dass es zu elektrischer Beschädigung aufgrund hoher Ströme kommt. Das EDS-Minderungssystem ermöglicht Minderungsmaßnahmen, die den Strom auf einen Pegel verringern, der durch die Schwellengrenzwerte festgelegt ist.
11 beinhaltet den Verlauf 1100, der Ergebnisse des Anwendens eines Satzes von vorstehend erörterten Algorithmen für Minderungsmaßnahmen darstellt. Der Verlauf 1100 entspricht zudem der Anwendung eines ausgewählten Satzes von Minderungsmaßnahmen über ein einzelnes Zeitfenster. Es wird ein vergleichsweise sogar noch längeres Zeitfenster von 3.800 s angewendet, um den Strom an der überwachten Komponente zu regulieren. Ähnlich wie die vorstehenden Beispiele zeigt der Verlauf 1100 zudem den während des US06-Zyklustests durch die überwachte Komponente entnommenen Strom. Die horizontale Achse 1102 stellt die Zeit in Sekunden dar und die vertikale Achse 1104 stellt den gefilterten Strom in Ampere zum Quadrat dar. Die Kurve 1106 stellt den Strom dar, der die überwachte Komponente durchfließt, ohne dass die hier erörterten EDS-Minderungsstrategien angewendet werden. Die Kurve 1108 stellt den Strom dar, der die gleiche überwachte Komponente durchfließt, während ein ausgewählter Satz von vier Minderungsmaßnahmen angewendet wird, um den Systemstrom zu regulieren. Der Strom an der überwachten Komponente wird anhand der gefilterten Rohdaten von Stromablesungen geschätzt.
Die Kurve 1110 stellt den Stromgrenzwert der überwachten Komponente dar. Falls die überwachte Komponente zum Beispiel laut ihrem Nennwert 46 A während einer längeren Dauer von 3.600 s aushält, kann die Minderungsstrategie einen Stromgrenzwert der Kurve 1110 von etwa 2.100 A² anwenden. Zudem wird ein prozentualer Steuerschwellenwert 1112 von etwa 90 % des Stromgrenzwerts 1110 angewendet, um die Stromentnahme an der überwachten Komponente während der gesamten aggressiven Fahrzyklen unter etwa 2.000 A² zu halten.
Das ausgewählte Zeitfenster 1114, über das die Minderungsmaßnahme angewendet wird, ist mit 3.800 Sekunden in Bezug auf die vorherigen Beispiele von 300 s, 600 s und 1.800 s deutlich länger. In Bezug auf den Verlauf 800 kann im Fall einer Komponente, die einen niedrigeren Strom trägt und allmählich Wärme über einen längeren Zeitraum mit geringerer Gefahr einer kurzzeitigen Beschädigung ansammelt, ein längeres Zeitfenster 1114 geeignet sein. Es versteht sich, dass verlängerte Dauern der Zeitfenster auch für andere Komponenten geeignet sein können.
Es ist anhand der Kurve 1106 des Verlaufs 1100 zu sehen, dass ohne das Anwenden der Minderungsstrategie die Stromentnahme an der überwachten Komponente die elektrischen Nenngrenzwerte deutlich überschreitet. Die hier dargestellten Minderungssysteme und Verfahren ermöglichen, dass die überwachte Komponente während aggressiver Fahrzyklen leistungsfähig ist, ohne dass es zu elektrischer Beschädigung aufgrund hoher Ströme kommt. Das Minderungssystem für EDS-Komponenten ermöglicht Minderungsmaßnahmen, die den Strom an einer oder mehreren überwachten Stellen auf einen Pegel verringern, der durch die Schwellengrenzwerte festgelegt ist.
Minderungsmaßnahmen für kürzere Zeitfenster können aufgrund der zeitlichen Verzögerung von Reduktionswirkungen für Temperatur und/oder Strom früh gestartet werden (d. h. aggressive Minderung), wohingegen Minderungsmaßnahmen für längere Zeitfenster mit späteren Startzeiten umgesetzt werden können (d. h. gemäßigte Minderung).
Unter Bezugnahme auf 12 ist das Ablaufdiagramm 1200 ein Verfahren zum gleichzeitigen Anwenden von mehreren Zeitfenstern zum Verwalten des Stromflusses in dem EDS. Bei Schritt 1202 werden der Stromfluss und/oder die Temperatur an einer ausgewählten EDS-Komponente gemessen. Gemäß mindestens einem Beispiel wird die Stromentnahme aus der Traktionsbatterie bei Schritt 1202 gemessen.
Bei Schritt 1204 wird der gemessene Stromwert quadriert und dann für ein erstes Zeitfenster TW1 gefiltert. Bei Schritt 1206 wird der Stromwert quadriert und für ein zweites Zeitfenster TW2 gefiltert. Gleichermaßen wird der Stromwert bei Schritt 1208 quadriert und für ein drittes Zeitfenster TW3 gefiltert. Der gemessene Stromwert wird für eine beliebige Anzahl i von Zeitfenstern quadriert und gefiltert, bis die letzte Berechnung bei Schritt 1210 für das „i-te“ Zeitfenster TW_i durchgeführt wird. Es wird in Betracht gezogen, dass die Berechnung der gefilterten Stromquadratzahl für eine Vielzahl von unterschiedlichen Zeitfenstern gleichzeitig durchgeführt werden kann.
Bei Schritt 1212 wird eine Differenz zu dem Anschaltstromschwellenwert für das Zeitfenster TW1 berechnet. Ebenso wird bei Schritt 1214, 1216 und 1218 jeweils eine Differenz zu dem Anschaltstromschwellenwert für jedes der Zeitfenster TW2, TW3 bis einschließlich TW_i berechnet. Jeder der einzelnen Differenzwerte zu einem Anschaltstromschwellenwert für ein gegebenes Zeitfenster kann beliebige aus dem Satz von Minderungsmaßnahmen mit einer einzigartigen Umsetzungszeitsteuerung auslösen. Wie in vorherigen Beispielen erörtert, kann eine beliebige Kombination aus einem Satz von Minderungsmaßnahmen MA1, MA2, MA3 bis einschließlich MA_n als Reaktion auf die Detektion einer Überstrombedingung umgesetzt werden. Anders ausgedrückt, hat jede Zeitfensterberechnung das Potential, auf Grundlage der schwächsten Komponente für dieses bestimmte Zeitfenster beliebige oder alle der verfügbaren Minderungsmaßnahmen auszulösen.
Bei Schritt 1220, 1222, 1224 und 1226 wird jeweils eine Grenzwertarbitrierung für jede der Minderungsmaßnahmen MA1, MA2, MA3 bis einschließlich MA_n durchgeführt. Jede der Ausgaben aus den verschiedenen Zeitfenstern kann eine andere Ansprechzeitsteuerung und einzigartige Anschaltschwellenwerte auslösen. Wie vorstehend erörtert, können früher ausgelöste Minderungsmaßnahmen aggressivem Schutz von EDS-Komponenten entsprechen und später ausgelöste Minderungsmaßnahme gemäßigterem Schutz von EDS-Komponenten entsprechen. Falls beliebige der jeweiligen Anschaltschwellengrenzwerte bei Schritt 1220, 1222, 1224 und 1226 überschritten werden, wird die entsprechende Minderungsmaßnahme MA1, MA2, MA3 bis einschließlich MA_n bei Schritt 1228, 1230, 1232 und 1234 umgesetzt.
Die hier offenbarten Prozesse, Verfahren oder Algorithmen können einer Verarbeitungsvorrichtung, einer Steuerung oder einem Computer zuführbar sein/dadurch umgesetzt werden, die bzw. der eine beliebige bestehende programmierbare elektronische Steuereinheit oder dedizierte elektronische Steuereinheit beinhalten kann. Gleichermaßen können die Prozesse, Verfahren oder Algorithmen als Daten und Anweisungen gespeichert sein, die durch eine Steuerung oder einen Computer in vielen Formen, einschließlich unter anderem Informationen, die permanent auf nicht beschreibbaren Speichermedien wie etwa ROM-Vorrichtungen gespeichert sind, und Informationen, die veränderbar auf beschreibbaren Speichermedien wie etwa Disketten, Magnetbändern, CDs, RAM-Vorrichtungen und sonstigen magnetischen und optischen Medien gespeichert sind, ausgeführt werden können. Die Prozesse, Verfahren und Algorithmen können zudem in einem durch Software ausführbaren Objekt umgesetzt sein. Alternativ können die Prozesse, Verfahren oder Algorithmen ganz oder teilweise unter Verwendung geeigneter Hardwarekomponenten ausgeführt sein, wie etwa anwendungsspezifischer integrierter Schaltungen (Application Specific Integrated Circuits - ASICs), feldprogrammierbarer Gate-Arrays (Field-Programmable Gate Arrays - FPGAs), Zustandsmaschinen, Steuerungen oder anderer Hardwarekomponenten oder Vorrichtungen oder einer Kombination aus Hardware-, Software- und Firmwarekomponenten.
Wenngleich vorstehend Ausführungsbeispiele beschrieben sind, ist es nicht beabsichtigt, dass diese Ausführungsformen alle möglichen Formen beschreiben, die durch die Patentansprüche eingeschlossen sind. Bei den in der Beschreibung verwendeten Ausdrücken handelt es sich um beschreibende und nicht um einschränkende Ausdrücke, und es versteht sich, dass verschiedene Änderungen vorgenommen werden können, ohne vom Geist und Umfang der Offenbarung abzuweichen. Wie zuvor beschrieben, können die Merkmale verschiedener Ausführungsformen miteinander kombiniert werden, um weitere erfindungsgemäße Ausführungsformen zu bilden, die unter Umständen nicht ausdrücklich beschrieben oder veranschaulicht sind. Wenngleich verschiedene Ausführungsformen gegenüber anderen Ausführungsformen oder Umsetzungen nach dem Stand der Technik hinsichtlich einer oder mehrerer gewünschter Eigenschaften als vorteilhaft oder bevorzugt beschrieben sein können, erkennt der Durchschnittsfachmann, dass ein oder mehrere Merkmale oder eine oder mehrere Eigenschaften in Frage gestellt werden können, um die gewünschten Gesamtattribute des Systems zu erzielen, die von der konkreten Anwendung und Umsetzung abhängen. Zu diesen Attributen können unter anderem Kosten, Festigkeit, Langlebigkeit, Lebenszykluskosten, Marktfähigkeit, Erscheinungsbild, Verpackung, Größe, Betriebsfähigkeit, Gewicht, Herstellbarkeit, einfache Montage usw. gehören. Demnach liegen Ausführungsformen, die in Bezug auf eine oder mehrere Eigenschaften als weniger wünschenswert als andere Ausführungsformen oder Umsetzungen nach dem Stand der Technik beschrieben sind, nicht außerhalb des Umfangs der Offenbarung und können für bestimmte Anwendungen wünschenswert sein.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Fahrzeug bereitgestellt, das Folgendes aufweist: ein elektrifiziertes Antriebssystem, das durch eine Traktionsbatterie über ein elektrisches Verteilungssystem (EDS) mit Leistung versorgt wird, und eine Steuerung, die dazu programmiert ist, mindestens eines von einem Stromfluss und einer Temperatur an einer Vielzahl von Stellen in dem gesamten EDS zu überwachen und als Reaktion darauf, dass detektiert wird, dass ein gefilterter Stromquadratwert einen Schwellenwert überschreitet, mindestens eine Minderungsmaßnahme über ein vorbestimmtes Zeitfenster umzusetzen.
Gemäß einer Ausführungsform beruht eine Dauer des vorbestimmten Zeitfensters auf mindestens einem der Folgenden: einer Änderungsrate eines überwachten Stromflusses, einem Nennstrom mindestens einer elektrischen Komponente in dem EDS, einer ausgewählten Überwachungsstelle in dem EDS und einem Betrag des überwachten Stromflusses.
Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet das elektrifizierte Antriebssystem einen Traktionsmotor in Zusammenwirkung mit einem Verbrennungsmotor und ist die Steuerung ferner dazu programmiert, als Reaktion darauf, dass detektiert wird, dass das mindestens eine des Stromflusses und der Temperatur den Schwellenwert überschreitet, die Traktionsmotorleistung zugunsten der Verbrennungsmotorleistung zu begrenzen.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst die mindestens eine Minderungsmaßnahme einen Teilsatz von Folgendem: Verringern eines Schwellenwerts zum Hochziehen des Verbrennungsmotors, Verringern eines Schwellenwerts zum Herunterziehen des Verbrennungsmotors, Verringern eines Entladeleistungsgrenzwerts der Traktionsbatterie, Verringern eines Ladeleistungsgrenzwerts der Traktionsbatterie, Verringern eines Nutzbremsleistungsgrenzwerts, Reduzieren einer Höchstfahrgeschwindigkeit im EV-Modus, Deaktivieren eines EV-Antriebsmodus und Reduzieren elektrischer Nebenverbraucher des Fahrzeugs.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst die mindestens eine Minderungsmaßnahme eine Vielzahl von Minderungsmaßnahmen, die in einer Abfolge mit einer vorbestimmten Verweilzeit zwischen jeder der Minderungsmaßnahmen aktiviert wird.
Gemäß einer Ausführungsform wird jede der Vielzahl von Minderungsmaßnahmen durch einen unterschiedlichen Temperaturschwellenwert oder Stromschwellenwert ausgelöst.
Gemäß einer Ausführungsform ist der Schwellenwert ein Stromschwellenwert auf Grundlage eines elektrischen Nennwerts einer überwachten Komponente des EDS.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner durch eine Leistungsschnittstelle gekennzeichnet, die dazu konfiguriert ist, Leistung aus einer bordexternen Quelle aufzunehmen, um die Traktionsbatterie aufzuladen, wobei die mindestens eine Minderungsmaßnahme Reduzieren eines Ladeleistungsgrenzwerts der Traktionsbatterie beinhaltet.
Gemäß der vorliegenden Erfindung beinhaltet ein Verfahren zum Steuern des Leistungsflusses in einem elektrischen Verteilungssystem (EDS) eines Fahrzeugs Folgendes: Überwachen eines Stroms an einer ausgewählten Komponente innerhalb des EDS; und als Reaktion darauf, dass der überwachte Strom einen Stromgrenzwert überschreitet, Aktivieren eines Satzes von Minderungsmaßnahmen zum Halten des Stroms an der ausgewählten Komponente unter einem prozentualen Steuerschwellenwert des Stromgrenzwerts, wobei der Stromgrenzwert auf Grundlage einer Stromtragfähigkeit des EDS ausgewählt ist.
Gemäß einer Ausführungsform beruht der Stromgrenzwert auf einer leistungsreduzierten Betriebsnennleistung der ausgewählten Komponente.
Gemäß einer Ausführungsform wird der Satz von Minderungsmaßnahmen über ein Zeitfenster aktiviert und beruht das Zeitfenster auf mindestens einem von einer Änderungsrate und einem Betrag des überwachten Stroms.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst der Satz von Minderungsmaßnahmen eine Vielzahl von Folgenden: Verringern eines Schwellenwerts zum Hochziehen des Verbrennungsmotors, Verringern eines Schwellenwerts zum Herunterziehen des Verbrennungsmotors, Verringern eines Entladeleistungsgrenzwerts der Traktionsbatterie, Verringern eines Ladeleistungsgrenzwerts der Traktionsbatterie, Verringern eines Nutzbremsleistungsgrenzwerts, Reduzieren einer Höchstfahrgeschwindigkeit im EV-Modus, Deaktivieren eines Traktionsmotorbetriebs und Reduzieren elektrischer Nebenverbraucher des Fahrzeugs.
Gemäß einer Ausführungsform wird der Satz von Minderungsmaßnahmen in einer Abfolge mit einer vorbestimmten Verweilzeit zwischen jeder der Minderungsmaßnahmen aktiviert.
Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet jede des Satzes von Minderungsmaßnahmen einen einzigartigen entsprechenden Stromgrenzwert zum Aktivieren der Minderungsmaßnahme.
Gemäß einer Ausführungsform beruht die Stromtragfähigkeit des EDS auf einer Strombegrenzungskomponente und beruht der prozentuale Steuerschwellenwert auf mindestens einem von einer Kritikalität der Strombegrenzungskomponente, einer Stelle der Strombegrenzungskomponente in dem EDS und einer Länge eines Zeitfensters, über das der Satz von Minderungsmaßnahmen aktiviert wird.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Fahrzeug bereitgestellt, das Folgendes aufweist: eine elektrische Maschine, die über ein elektrisches Verteilungssystem (EDS) in Zusammenwirkung mit einem Verbrennungsmotor mit Leistung versorgt wird, und eine Steuerung, die programmiert ist zum Bewirken des Antriebs des Fahrzeugs unter Verwendung von mindestens einem von der elektrischen Maschine und dem Verbrennungsmotor, Überwachen von mindestens einem von einem Strom und einer Temperatur an dem EDS und als Reaktion darauf, dass mindestens eines von einem Quadratwert eines gefilterten Stroms, einem quadratisch gemittelten (RMS) Stromwert, einem Temperaturdirektmesswert und einem nicht quadrierten gefilterten Stromwert über einem Schwellenwert erfasst wird, Aktivieren mindestens einer Minderungsmaßnahme zum Reduzieren der Leistung der elektrischen Maschine und Erfüllen eines Fahrerbedarfs durch Erhöhen der Verbrennungsmotorleistung.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst die mindestens eine Minderungsmaßnahme einen Teilsatz von Folgendem: Verringern eines Schwellenwerts für den Fahrerleistungsbedarf zum Hochziehen des Verbrennungsmotors, Verringern eines Schwellenwerts für den Fahrerleistungsbedarf zum Herunterziehen des Verbrennungsmotors, Verringern eines Schwellenwerts für den Ladezustand (SOC) der Traktionsbatterie zum Hochziehen des Verbrennungsmotors, Verringern eines Traktions-SOC-Schwellenwerts zum Herunterziehen des Verbrennungsmotors, Verringern eines Entladeleistungsgrenzwerts der Traktionsbatterie, Verringern eines Ladeleistungsgrenzwerts der Traktionsbatterie, Verringern eines Nutzbremsleistungsgrenzwerts, Reduzieren einer Höchstfahrgeschwindigkeit im EV-Modus, Deaktivieren eines Traktionsmotorbetriebs und Reduzieren elektrischer Nebenverbraucher des Fahrzeugs.
Gemäß einer Ausführungsform ist die mindestens eine Minderungsmaßnahme ein Satz von Minderungsmaßnahmen, der in einer Abfolge aktiviert wird.
Gemäß einer Ausführungsform wird die mindestens eine Minderungsmaßnahme über ein Zeitfenster aktiviert und beruht das Zeitfenster auf mindestens einem von einer Änderungsrate und einem Betrag des überwachten Stromflusses.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Steuerung ferner dazu programmiert, einen Gain-Multiplikationswert auf Grundlage eines leistungsreduzierten Betriebs der elektrischen Maschine auf die Minderungsmaßnahme anzuwenden.

Claims

Fahrzeug, umfassend: ein elektrifiziertes Antriebssystem, das durch eine Traktionsbatterie über ein elektrisches Verteilungssystem (electrical distribution system - EDS) mit Leistung versorgt wird; und eine Steuerung, die dazu programmiert ist, mindestens eines von einem Stromfluss und einer Temperatur an einer Vielzahl von Stellen in dem gesamten EDS zu überwachen und als Reaktion darauf, dass detektiert wird, dass ein gefilterter Stromquadratwert einen Schwellenwert überschreitet, mindestens eine Minderungsmaßnahme über ein vorbestimmtes Zeitfenster umzusetzen.
Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei eine Dauer des vorbestimmten Zeitfensters auf mindestens einem der Folgenden beruht: einer Änderungsrate eines überwachten Stromflusses, einem Nennstrom mindestens einer elektrischen Komponente in dem EDS, einer ausgewählten Überwachungsstelle in dem EDS und einem Betrag des überwachten Stromflusses.
Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei das elektrifizierte Antriebssystem einen Traktionsmotor in Zusammenwirkung mit einem Verbrennungsmotor beinhaltet und die Steuerung ferner dazu programmiert ist, als Reaktion darauf, dass detektiert wird, dass das mindestens eine des Stromflusses und der Temperatur den Schwellenwert überschreitet, die Traktionsmotorleistung zugunsten der Verbrennungsmotorleistung zu begrenzen.
Fahrzeug nach Anspruch 3, wobei die mindestens eine Minderungsmaßnahme einen Teilsatz von Folgendem umfasst: Verringern eines Schwellenwerts zum Hochziehen des Verbrennungsmotors, Verringern eines Schwellenwerts zum Herunterziehen des Verbrennungsmotors, Verringern eines Entladeleistungsgrenzwerts der Traktionsbatterie, Verringern eines Ladeleistungsgrenzwerts der Traktionsbatterie, Verringern eines Nutzbremsleistungsgrenzwerts, Reduzieren einer Höchstfahrgeschwindigkeit im EV-Modus, Deaktivieren eines EV-Antriebsmodus und Reduzieren elektrischer Nebenverbraucher des Fahrzeugs.
Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei die mindestens eine Minderungsmaßnahme eine Vielzahl von Minderungsmaßnahmen umfasst, die in einer Abfolge mit einer vorbestimmten Verweilzeit zwischen jeder der Minderungsmaßnahmen aktiviert wird, und jede der Vielzahl von Minderungsmaßnahmen durch einen unterschiedlichen Temperaturschwellenwert oder Stromschwellenwert ausgelöst wird.
Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei der Schwellenwert ein Stromschwellenwert auf Grundlage eines elektrischen Nennwerts einer überwachten Komponente des EDS ist.
Verfahren zum Steuern des Leistungsflusses in einem elektrischen Verteilungssystem (EDS) eines Fahrzeugs, umfassend: Überwachen eines Stroms an einer ausgewählten Komponente innerhalb des EDS; und als Reaktion darauf, dass der überwachte Strom einen Stromgrenzwert überschreitet, Aktivieren eines Satzes von Minderungsmaßnahmen zum Halten des Stroms an der ausgewählten Komponente unter einem prozentualen Steuerschwellenwert des Stromgrenzwerts, wobei der Stromgrenzwert auf Grundlage einer Stromtragfähigkeit des EDS ausgewählt ist.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei der Stromgrenzwert auf einer leistungsreduzierten Betriebsnennleistung der ausgewählten Komponente beruht.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei der Satz von Minderungsmaßnahmen eine Vielzahl von Folgenden umfasst: Verringern eines Schwellenwerts zum Hochziehen des Verbrennungsmotors, Verringern eines Schwellenwerts zum Herunterziehen des Verbrennungsmotors, Verringern eines Entladeleistungsgrenzwerts der Traktionsbatterie, Verringern eines Ladeleistungsgrenzwerts der Traktionsbatterie, Verringern eines Nutzbremsleistungsgrenzwerts, Reduzieren einer Höchstfahrgeschwindigkeit im EV-Modus, Deaktivieren eines Traktionsmotorbetriebs und Reduzieren elektrischer Nebenverbraucher des Fahrzeugs.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei der Satz von Minderungsmaßnahmen in einer Abfolge mit einer vorbestimmten Verweilzeit zwischen jeder der Minderungsmaßnahmen aktiviert wird und jede des Satzes von Minderungsmaßnahmen einen einzigartigen entsprechenden Stromgrenzwert zum Aktivieren der Minderungsmaßnahme beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei die Stromtragfähigkeit des EDS auf einer Strombegrenzungskomponente beruht und der prozentuale Steuerschwellenwert auf mindestens einem von einer Kritikalität der Strombegrenzungskomponente, einer Stelle der Strombegrenzungskomponente in dem EDS und einer Länge eines Zeitfensters, über das der Satz von Minderungsmaßnahmen aktiviert wird, beruht.
Fahrzeug, umfassend: eine elektrische Maschine, die über ein elektrisches Verteilungssystem (EDS) in Zusammenwirkung mit einem Verbrennungsmotor mit Leistung versorgt wird; und eine Steuerung, die programmiert ist zum Bewirken des Antriebs des Fahrzeugs unter Verwendung von mindestens einem von der elektrischen Maschine und dem Verbrennungsmotor, Überwachen von mindestens einem von einem Strom und einer Temperatur an dem EDS und als Reaktion darauf, dass mindestens eines von einem Quadratwert eines gefilterten Stroms, einem quadratisch gemittelten (root mean squared - RMS) Stromwert, einem Temperaturdirektmesswert und einem nicht quadrierten gefilterten Stromwert über einem Schwellenwert erfasst wird, Aktivieren mindestens einer Minderungsmaßnahme zum Reduzieren der Leistung der elektrischen Maschine und Erfüllen eines Fahrerbedarfs durch Erhöhen der Verbrennungsmotorleistung.
Fahrzeug nach Anspruch 12, wobei die mindestens eine Minderungsmaßnahme einen Teilsatz von Folgendem umfasst: Verringern eines Schwellenwerts für den Fahrerleistungsbedarf zum Hochziehen des Verbrennungsmotors, Verringern eines Schwellenwerts für den Fahrerleistungsbedarf zum Herunterziehen des Verbrennungsmotors, Verringern eines Schwellenwerts für den Ladezustand (state of charge - SOC) der Traktionsbatterie zum Hochziehen des Verbrennungsmotors, Verringern eines Traktions-SOC-Schwellenwerts zum Herunterziehen des Verbrennungsmotors, Verringern eines Entladeleistungsgrenzwerts der Traktionsbatterie, Verringern eines Ladeleistungsgrenzwerts der Traktionsbatterie, Verringern eines Nutzbremsleistungsgrenzwerts, Reduzieren einer Höchstfahrgeschwindigkeit im EV-Modus, Deaktivieren eines Traktionsmotorbetriebs und Reduzieren elektrischer Nebenverbraucher des Fahrzeugs.
Fahrzeug nach Anspruch 12, wobei die mindestens eine Minderungsmaßnahme über ein Zeitfenster aktiviert wird und das Zeitfenster auf mindestens einem von einer Änderungsrate und einem Betrag des überwachten Stromflusses beruht.
Fahrzeug nach Anspruch 12, wobei die Steuerung ferner dazu programmiert ist, einen Gain-Multiplikationswert auf Grundlage eines leistungsreduzierten Betriebs der elektrischen Maschine auf die Minderungsmaßnahme anzuwenden.