DE102020108969A1

DE102020108969A1 - Batterieelektrofahrzeug und verfahren zum kühlen einer hochspannungskomponente eines antriebsstrangs eines batterieelektrofahrzeugs

Info

Publication number: DE102020108969A1
Application number: DE102020108969.4A
Authority: DE
Inventors: Alan Gutowski; Bradley Szkrybalo
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2019-04-04
Filing date: 2020-03-31
Publication date: 2020-10-08
Also published as: US11021036B2; CN111791673A; US20200317019A1

Abstract

Diese Offenbarung stellt ein Batterieelektrofahrzeug und ein Verfahren zum Kühlen einer Hochspannungskomponente eines Antriebsstrangs eines Batterieelektrofahrzeugs bereit. Ein Batterieelektrofahrzeug beinhaltet eine Fahrgastkabine, eine Kältemittelkreislauf, der dazu ausgelegt ist, die Fahrgastkabine zu kühlen, einen Antriebsstrang, der eine Hochspannungskomponente des Antriebsstrangs beinhaltet, einen Kühlmittelkreislauf, der dazu ausgelegt ist, die Hochspannungskomponente des Antriebsstrangs zu kühlen und ein Steuermodul. Der Kältemittelkreislauf beinhaltet einen Kondensator und einen Verdampfer. Der Kühlmittelkreislauf beinhaltet einen Kühler stromabwärts des Kondensators. Das Steuermodul ist dazu konfiguriert, als Reaktion auf Daten, die angeben, dass eine Temperatur der Hochspannungskomponente des Antriebsstrangs eine vorbestimmte Schwellenwerttemperatur überschreiten, eine Kabinenluft in die Fahrgastkabine zurückzuführen, um die Luftauslasstemperatur an dem Kondensator und die Lufteinlasstemperatur an dem Kühler zu reduzieren. Ein verwandtes Verfahren zum Kühlen einer Hochspannungskomponente eines Antriebsstrangs eines Batterieelektrofahrzeugs wird ebenfalls offenbart.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Dieses Dokument betrifft im Allgemeinen das Gebiet der Batterieelektrofahrzeuge und insbesondere ein neues und verbessertes Batterieelektrofahrzeug und ein verwandtes Verfahren zum Kühlen einer Hochspannungskomponente eines Antriebsstrangs eines derartigen B atteri eel ektrofahrzeugs.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Hochspannungskomponenten, einschließlich insbesondere Hochspannungskomponenten eines Antriebsstrangs, wie etwa ein DC/DC-Wechselrichter und dessen Steuermodul eines Wechselrichtersystems, erzeugen während des Betriebs von Batterieelektrofahrzeugen erhebliche Wärme.
Derzeit enthalten Batterieelektrofahrzeuge eine Niedertemperaturkühlerschleife, die der Hochspannungselektronik eine Kühlung bereitstellt. Der Niedertemperaturkühler befindet sich an der Frontpartie des Fahrzeugs, wo er durch Stauluft gekühlt wird, während das Fahrzeug die Straße entlangfährt. Der Niedertemperaturkühler befindet sich typischerweise ebenfalls stromabwärts des Kondensators des Heizungs-, Lüftungs- und Klimasystems (HLK) des Fahrzeugs in Bezug auf die Stauluftströmung. Die Kühleffizienz einer derartigen Anordnung leidet, wenn die Luftströmung an der Frontpartie durch niedrige Kraftfahrzeuggeschwindigkeiten oder Fahrzeugleerlaufbedingungen oder bei einem Betrieb bei hohen Umgebungstemperaturen oder unter erhöhten Sonnenlasten beeinträchtigt wird.
Diese Schrift betrifft ein Batterieelektrofahrzeug und ein Verfahren zum Kühlen einer Hochspannungskomponente eines Antriebsstrangs eines derartigen Fahrzeugs und stellt der Hochspannungskomponente des Antriebsstrangs eine effektivere und effizientere Kühlung bereit, ohne die Kosten und Komplexität zu erhöhen. Zu diesem Zweck wird die Temperatur der Hochspannungskomponente über einen Sensor überwacht und Daten bezüglich dieser Temperatur werden an ein Klimasteuermodul des Klimasteuersystems kommuniziert. Auf Grundlage des gewünschten Temperaturschwellenwerts kann das Klimasteuermodul bevorzugte Betriebsparameter des HLK-Systems aufheben, um die höchste Kühleffizienz für die Hochspannungskomponente des Antriebsstrangs sicherzustellen. Insbesondere kann das Klimasteuermodul die Steuerung der Lufteinlassklappe in eine Rückführungsposition aufheben, wodurch sichergestellt wird, dass die Verdampfertemperatur auf ihren höchsten zulässigen Wert eingestellt wird. Dies stellt wiederum die kälteste Kondensatorluftauslasstemperatur und damit die kälteste Lufteinlasstemperatur für den Niedertemperaturkühler in der Kühlmittelschleife, die den Hochspannungskomponenten ein Kühlmittel bereitstellt, sicher.
KURZDARSTELLUNG
Gemäß den im vorliegenden Zusammenhang beschriebenen Zwecken und Vorteilen wird ein neues und verbessertes Batterieelektrofahrzeug bereitgestellt. Dieses Batterieelektrofahrzeug umfasst eine Fahrgastkabine zum bequemen Transportieren von Fahrzeuginsassen. Das Batterieelektrofahrzeug beinhaltet ebenfalls einen Kältemittelkreislauf, der dazu ausgelegt ist, die Fahrgastkabine zu kühlen. Dieser Kältemittelkreislauf beinhaltet einen Kondensator und einen Verdampfer.
Das Batterieelektrofahrzeug beinhaltet ferner einen Antriebsstrang, der eine Hochspannungskomponente des Antriebsstrangs beinhaltet, sowie einen Kühlmittelkreislauf, der zum Kühlen der Hochspannungskomponente des Antriebsstrangs ausgelegt ist. Der Kühlmittelkreislauf beinhaltet einen Kühler zum Kühlen des Kühlmittels mit einer Umgebungsluft und insbesondere einer Stauluft, wenn das Batterieelektrofahrzeug die Fahrbahn entlangfährt.
Darüber hinaus beinhaltet das Batterieelektrofahrzeug ein Steuermodul. Dieses Steuermodul ist dazu konfiguriert, die Kabinenluft als Reaktion auf Daten, die angeben, dass eine momentane Temperatur der Hochspannungskomponente des Antriebsstrangs eine vorbestimmte Schwellenwerttemperatur überschreitet, in die Fahrgastkabine zurückzuführen, um (a) eine Luftauslasstemperatur an dem Kondensator und (b) eine Lufteinlasstemperatur an dem Kühler zu reduzieren.
Das Batterieelektrofahrzeug kann ferner eine Vielzahl von Sensoren beinhalten, die einen Temperatursensor für die Hochspannungskomponente des Antriebsstrangs beinhaltet. Die Vielzahl von Sensoren kann ebenfalls einen Umgebungslufttemperatursensor beinhalten. Ferner kann die Vielzahl von Sensoren ebenfalls einen Sensor für eine relative Luftfeuchtigkeit beinhalten.
Darüber hinaus kann das Batterieelektrofahrzeug ferner ein Überwachungsmerkmal für einen Luftverteilungsmodus beinhalten. Das Batterieelektrofahrzeug kann ebenfalls ein Überwachungsmerkmal für einen Klimaanlagenstatus beinhalten.
Das Batterieelektrofahrzeug kann ferner eine Einlassklappe beinhalten, die zwischen einer ersten Position, die Frischluft bereitstellt, und einer zweiten Position, die Kabinenluft in die Fahrgastkabine zurückführt, verschiebbar ist. Ferner noch kann das Batterieelektrofahrzeug einen Lufteinlassklappenaktor beinhalten, der dazu ausgelegt ist, die Lufteinlassklappe als Reaktion auf das Steuermodul zwischen der ersten Position und der zweiten Position zu verschieben.
In einer oder mehreren besonders nützlichen Ausführungsformen des Batterieelektrofahrzeugs kann dieses Steuermodul dazu konfiguriert sein, Kabinenluft in die Fahrgastkabine zurückzuführen, um (a) die Luftauslasstemperatur an dem Kondensator und (b) die Lufteinlassstemperatur an dem Kühler zu reduzieren, wenn das Überwachungsmerkmal des Klimaanlagenstatus angibt, dass die Klimaanlage aktiviert ist, der Sensor für die relative Luftfeuchtigkeit angibt, dass die momentane relative Luftfeuchtigkeit geringer ist als ein vorbestimmter Schwellenwert für die relative Luftfeuchtigkeit, das Überwachungsmerkmal des Luftverteilungsmodus Modi angibt, die eine Verkleidung betreffen und der Umgebungstemperatursensor angibt, dass eine momentane Umgebungslufttemperatur oberhalb einer vorbestimmten Umgebungslufttemperatur liegt.
Gemäß einem zusätzlichen Aspekt wird ein neues und verbessertes Verfahren zum Kühlen einer Hochspannungskomponente eines Antriebsstrangs eines Batterieelektrofahrzeugs bereitgestellt. Dieses Verfahren umfasst die folgenden Schritte: (a) Kühlen einer Fahrgastkabine des Batterieelektrofahrzeugs mit einem Kältemittel in einem Kältemittelkreislauf, der einen Kondensator beinhaltet, (b) Kühlen der Hochspannungskomponente des Antriebsstrangs mit einem Kühlmittel in einem Kühlmittelkreislauf, der einen Kühler beinhaltet, (c) Überwachen einer momentanen Temperatur der Hochspannungskomponente des Antriebsstrangs durch einen Temperatursensor der Hochspannungskomponente des Antriebsstrangs und (d) Reduzieren einer Luftauslasstemperatur an dem Kondensator und einer Lufteinlasstemperatur an dem Kühler durch ein Zurückführen von Kabinenluft in die Fahrgastkabine durch ein Steuermodul, wenn die momentane Temperatur der Hochspannungskomponente des Antriebsstrangs eine vorbestimmte Schwellenwerttemperatur überschreitet.
Das Verfahren kann ferner die Schritte eines Überwachens des momentanen Klimaanlagenstatus mittels eines Überwachungsmerkmals des Klimaanlagenstatus und eines Zurückführens von Kabinenluft, wenn die momentane Klimaanlage aktiviert ist, beinhalten. Ferner noch kann das Verfahren die Schritte eines Überwachens des momentanen Luftverteilungsmodus des HLK-Systems durch ein Überwachungsmerkmal des Luftverteilungsmodus und eines Zurückführens von Kabinenluft, wenn das Überwachungsmerkmal des Luftverteilungsmodus Modi angibt, die eine Verkleidung betreffen, beinhalten.
Ferner noch kann das Verfahren die Schritte eines Überwachens der momentanen Umgebungslufttemperatur durch einen Umgebungslufttemperatursensor und eines Zurückführens von Kabinenluft, wenn der Umgebungslufttemperatursensor angibt, dass eine momentane Umgebungslufttemperatur einen vorbestimmten Schwellenwert der Umgebungslufttemperatur überschreitet, beinhalten.
Das Verfahren kann ebenfalls die Schritte eines Überwachens der momentanen relativen Luftfeuchtigkeit durch einen Sensor für eine relative Luftfeuchtigkeit und eines Zurückführens von Kabinenluft, wenn die von dem Sensor für die relative Luftfeuchtigkeit detektierte momentane relative Luftfeuchtigkeit unterhalb einer vorbestimmten relativen Luftfeuchtigkeit liegt, beinhalten. Ferner noch kann das Verfahren die Schritte eines Verschiebens einer Lufteinlassklappe von einer ersten Position, die der Fahrgastkabine Frischluft bereitstellt, in eine zweite Position, die Kabinenluft in die Fahrgastkabine zurückführt, durch das Steuermodul beinhalten.
Gemäß noch einem anderen Aspekt umfasst ein Verfahren zum Kühlen einer Hochspannungskomponente eines Antriebsstrangs eines Batterieelektrofahrzeugs die Folgenden Schritte: (a) Kühlen einer Fahrgastkabine mit einem Kältemittel in einem Kältemittelkreislauf, der einen Kondensator beinhaltet, (b) Kühlen der Hochspannungskomponente des Antriebsstrangs mit einem Kühlmittel in einem Kühlmittelkreislauf, der einen Kühler beinhaltet, (c) Überwachen einer momentanen Temperatur der Hochspannungskomponente des Antriebsstrangs durch einen Temperatursensor der Hochspannungskomponente des Antriebsstrangs und (d) Reduzieren einer Luftauslasstemperatur an dem Kondensator und einer Lufteinlasstemperatur an dem Kühler durch ein Zurückführen von Kabinenluft in die Fahrgastkabine durch ein Steuermodul, wenn die momentane Temperatur der Hochspannungskomponente des Antriebsstrangs eine vorbestimmte Schwellenwerttemperatur überschreitet, eine momentane relative Luftfeuchtigkeit unterhalb einer vorbestimmten relativen Luftfeuchtigkeit liegt und eine momentane Umgebungslufttemperatur oberhalb einer vorbestimmten Umgebungslufttemperatur liegt.
Dieses Verfahren kann auch den Schritt beinhalten, die Kabinenluft nur dann in die Fahrgastkabine zurückzuführen, wenn eine Klimaanlage des Batterieelektrofahrzeugs aktiviert ist und sich ein Luftverteilungsmodus des Batterieelektrofahrzeugs in einem Modus befindet, der eine Verkleidung betrifft.
In der folgenden Beschreibung sind mehrere bevorzugte Ausführungsformen des Batterieelektrofahrzeugs und des verwandten Verfahrens zum Kühlen einer Hochspannungskomponente eines Antriebsstrangs eines Batterieelektrofahrzeugs gezeigt und beschrieben. Es sollte angemerkt werden, dass das Batterieelektrofahrzeug und das Verfahren zu anderen, unterschiedlichen Ausführungsformen und ihre mehreren Details zur Modifikation in verschiedenen, naheliegenden Aspekten in der Lage sind, ohne von dem Batterieelektrofahrzeug und dem Verfahren, wie sie in den folgenden Patentansprüchen dargelegt und beschrieben sind, abzuweichen. Dementsprechend sollten die Zeichnungen und Beschreibungen ihrem Wesen nach als veranschaulichend und nicht als einschränkend betrachtet werden.
Figurenliste
Die beigefügte Zeichnungsfigur, die in die vorliegende Schrift aufgenommenen ist und einen Teil der Patentschrift bildet, veranschaulicht mehrere Aspekte des Batterieelektrofahrzeugs und des Verfahrens und dient gemeinsam mit der Beschreibung dazu, bestimmte Grundsätze davon zu erläutern.

1 ist ein schematisches Blockdiagramm der relevanten Teile des Batterieelektrofahrzeugs, die dazu dienen, das Verfahren zum Kühlen einer Hochspannungskomponente des Antriebsstrangs dieses Fahrzeugs durchzuführen.

Nun wird detailliert auf die vorliegenden bevorzugten Ausführungsformen des Batterieelektrofahrzeugs und des verwandten Kühlverfahrens einer Hochspannungskomponente des Antriebsstrangs Bezug genommen, von denen Beispiele in der beigefügten Zeichnungsfigur veranschaulicht sind.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Es wird nun auf 1 Bezug genommen, die die Betriebssysteme des Batterieelektrofahrzeugs 10 veranschaulicht, die dazu ausgelegt oder konfiguriert sind, eine Hochspannungskomponente eines Antriebsstrangs, wie etwa den DC/DC-Wandler 12 und das Steuermodul 14 des Wechselrichtersystems des Antriebsstrangs 16 des Batterieelektrofahrzeugs, zu kühlen. Für die Zwecke dieses Dokuments bezieht sich der Begriff „Hochspannung“ auf mehr als 60 Volt.
Wie veranschaulicht, umfasst das Batterieelektrofahrzeug 10 einen Kältemittelkreislauf, der im Allgemeinen mit dem Bezugszeichen 18 bezeichnet und dazu ausgelegt ist, die Fahrgastkabine 20 des Batterieelektrofahrzeugs 10 zu kühlen. In der veranschaulichten Ausführungsform beinhaltet dieser Kältemittelkreislauf 18 einen elektrischen Klimaanlagenverdichter 22, einen Kondensator 24, ein Expansionsventil 26 und einen Verdampfer 28. Das Kältemittel strömt durch den Kältemittelkreislauf 18 in der durch die Wirkungspfeile 30 angegebenen Weise und Richtung.
Der Kältemittelkreislauf 18 ist dazu ausgelegt, die Fahrgastkabine 20 des Batterieelektrofahrzeugs 10 durch einen Betrieb der HLK-Einheit 32 zu kühlen. Die HLK-Einheit 32 ist von einer auf dem Fachgebiet bekannten Art, die ein Gebläse (nicht gezeigt) zum Ansaugen von frischer Außenluft oder ein Zurückführen von Kabinenluft durch den Verdampfer 28 beinhaltet, wobei der Luftstrom durch einen Wärmeaustausch mit dem kalten Kältemittel, das durch den Kältemittelkreislauf 18 zirkuliert, klimatisiert wird. Die klimatisierte Luft wird dann von dem Gebläse durch Entlüftungsöffnungen (nicht gezeigt) in die Fahrgastkabine 20 des Batterieelektrofahrzeugs 10 gedrückt (siehe Wirkungspfeil 34).
Wie in 1 ferner veranschaulicht, beinhaltet das Batterieelektrofahrzeug 10 ebenfalls einen Kühlmittelkreislauf, der im Allgemeinen mit dem Bezugszeichen 36 bezeichnet ist. Der Kühlmittelkreislauf 36 beinhaltet einen Niedertemperaturkühler 38 und einen oder mehrere Kühllüfter 40, die an der Frontpartieeinheit 42 des Batterieelektrofahrzeugs 10 mit dem Kondensator 24 bereitgestellt sind. Das Kühlmittel zirkuliert durch den Kühlmittelkreislauf 36, wie durch die Wirkungspfeile 44 angegeben, um den Antriebsstrang 16, der den DC/DC-Wandler 12 und das Steuermodul 14 des Wechselrichtersystems beinhaltet, zu kühlen. Nach dem Bereitstellen dieser Kühlfunktion wird das Kühlmittel zu dem Kühler 38 zurückgeleitet, wo es gekühlt und dann zurück zu dem Antriebsstrang 16, dem DC/DC-Wandler 12 und dem Steuermodul 14 des Wechselrichtersystems zirkuliert, um erneut mehr Kühlmittel bereitzustellen. Um Platz an der Frontpartieeinheit 42 zu sparen, kann der Niedertemperaturkühler 38 teilweise oder vollständig hinter dem Kondensator 24 bereitgestellt sein: d. h. stromabwärts des Kondensators in Bezug auf die Stauluftströmung (Wirkungspfeil A beachten), die in die Frontpartie des Fahrzeugs 10 gedrückt wird.
Das Batterieelektrofahrzeug 10 beinhaltet ebenfalls ein Steuermodul 50. Das Steuermodul 50 enthält eine Rechenvorrichtung, wie etwa einen dedizierten Mikroprozessor oder eine elektronische Steuereinheit (Electronic Control Unit - ECU), die gemäß Anweisungen von einer zweckmäßigen Steuersoftware betrieben wird. Somit kann die Steuerung 50 einen oder mehrere Prozessoren, einen oder mehrere Speicher und eine oder mehrere Netzwerkschnittstellen beinhalten, die alle über einen oder mehrere Kommunikationsbusse in Kommunikation miteinander stehen.
In der veranschaulichten Ausführungsform kommuniziert das Steuermodul 50 über das CAN-Gatewaymodul 52 mit dem elektrischen Klimaanlagenverdichter 22 in dem Kältemittelkreislauf 18 und einem Temperatursensor 54 der Hochspannungskomponente des Antriebsstrangs, der die momentane Temperatur von einer oder mehreren der Hochspannungskomponenten des Antriebsstrangs, einschließlich zum Beispiel des DC/DC-Wandlers 12 und des Steuermoduls 14 des Wechselrichtersystems, überwacht. Ein Datenstrom bezüglich der momentanen Temperatur des DC/DC-Wandlers 12 und/oder des Steuermoduls 14 des Wechselrichtersystems wird von dem Temperatursensor 54 über das CAN-Gatewaymodul 52 an das Steuermodul 50 gesendet. Hier versteht es sich, dass der im vorliegenden Zusammenhang beschriebene Temperatursensor 54 im Allgemeinen je nach Bedarf für den angegebenen Zweck einen oder mehrere einzelne Sensoren beinhalten kann.
Wie in 1 ferner veranschaulicht, beinhaltet das Batterieelektrofahrzeug 10 auch zusätzliche Sensoren, die einen Umgebungslufttemperatursensor 56 und einen Sensor 58 für eine relative Luftfeuchtigkeit beinhalten. Es versteht sich somit, dass die veranschaulichte Ausführungsform eine Vielzahl von Sensoren beinhaltet, die den Temperatursensor 54 der Hochspannungskomponente des Antriebsstrangs, den Umgebungslufttemperatursensor 56 und den Sensor 58 der relativen Luftfeuchtigkeit beinhaltet.
Ferner noch beinhaltet das Batterieelektrofahrzeug 10 auch ein Überwachungsmerkmal 60 eines Luftverteilungsmodus und ein Überwachungsmerkmal 62 eines Klimaanlagenstatus. Der Umgebungslufttemperatursensor 56 kann von einer beliebigen auf dem Fachgebiet bekannten Art sein, die dazu geeignet ist, dem Steuermodul 50 Daten über eine momentane Umgebungstemperatur bereitzustellen. Der Sensor 58 der relativen Luftfeuchtigkeit kann von einer beliebigen auf dem Fachgebiet bekannten Art sein, die dazu geeignet ist, dem Steuermodul 50 Daten über eine momentane relative Luftfeuchtigkeit bereitzustellen. Das Überwachungsmerkmal 60 des Luftverteilungsmodus kann von einer beliebigen auf dem Fachgebiet bekannten Art sein, die dazu geeignet ist, dem Steuermodul 50 Daten über einen HLK-Luftverteilungsmodus bereitzustellen. Derartige Daten beinhalten zum Beispiel, wo klimatisierte Luft in das Kraftfahrzeug geleitet wird, einschließlich durch die Verkleidungsentlüftungsöffnungen, die Abtauentlüftungsöffnungen oder die Bodenentlüftungsöffnungen. Das Überwachungsmerkmal 62 des Klimaanlagenstatus kann im Wesentlichen von einer beliebigen auf dem Fachgebiet bekannten Art sein, die dazu geeignet ist, dem Steuermodul 50 Informationen über den Klimaanlagenstatus und die Temperaturanforderung bereitzustellen.
Wie in 1 ferner veranschaulicht, ist das Steuermodul 50 auch mittels Steuerleitungen 64 mit einem Lufteinlassklappenaktor 66 verbunden, der die Verschiebung der Lufteinlassklappe 68 zwischen einer ersten Position, die in der durchgezogenen Linie aus 1 veranschaulicht ist und dem Verdampfer 28 Außen- oder Frischluft bereitstellt, und einer zweiten Position, die in der gestrichelten Linie aus 1 veranschaulicht ist, die eine Kabinenluft zur Zirkulation in die Fahrgastkabine 20 zum Verdampfer 28 zurückführt, steuert.
Wie aus der folgenden Beschreibung ersichtlich wird, ist das Steuermodul 50 dazu konfiguriert, als Reaktion auf Daten, die angeben, dass eine momentane Temperatur der Hochspannungskomponente des Antriebsstrangs (z. B. des DC/DC-Wandlers 12 und/oder des Steuermoduls 14 des Wechselrichtersystems) eine vorbestimmte Schwellenwerttemperatur überschreitet, Kabinenluft in die Fahrgastkabine 20 zurückzuführen, um (a) eine Luftauslasstemperatur am Kondensator 24 und eine Lufteinlasstemperatur am Kühler 38 zu reduzieren, die in dem Umgebungsluftstrom bereitgestellt sind (Wirkungspfeil A beachten), der sich an der Frontpartieeinheit 42 des Batterieelektrofahrzeugs 10 befindet.
In einer besonders nützlichen Ausführungsform ist das Steuermodul 50 dazu konfiguriert, Kabinenluft in die Fahrgastkabine 20 zurückzuführen, um (a) die Luftauslasstemperatur an dem Kondensator 24 und (b) die Lufteinlasstemperatur an dem Kühler 38 zu reduzieren, wenn das Überwachungsmerkmal 62 des Klimaanlagenstatus angibt, dass die Klimaanlage aktiviert ist, der Sensor 58 für die relative Luftfeuchtigkeit eine momentane relative Luftfeuchtigkeit angibt, die geringer ist als ein vorbestimmter Schwellenwert einer relativen Luftfeuchtigkeit, das Überwachungsmerkmal 60 der Luftverteilung momentane Modi angibt, die eine Verkleidung betreffen und der Umgebungstemperatursensor 56 eine momentane Umgebungstemperatur angibt, die oberhalb einer vorbestimmten Umgebungstemperatur liegt.
In Übereinstimmung mit der vorstehenden Beschreibung wird ein Verfahren zum Kühlen einer Hochspannungskomponente eines Antriebsstrangs, wie etwa den DC/DC-Wandler 12 und/oder das Steuermodul 14 des Wechselrichtersystems eines Batterieelektrofahrzeugs 10, bereitgestellt. Das Verfahren beinhaltet die folgenden Schritte: (a) Kühlen der Fahrgastkabine 20 mit einem Kältemittel in einem Kältemittelkreislauf 18, der einen Kondensator 24 beinhaltet, (b) Kühlen der Hochspannungskomponente des Antriebsstrangs (des DC/DC-Wandlers 12 und/oder Steuermoduls 14 des Wechselrichtersystems) mit einem Kühlmittel in einem Kühlmittelkreislauf 36, der einen Kühler 38 beinhaltet, (c) Überwachen einer momentanen Temperatur der Hochspannungskomponente des Antriebsstrangs (des DC/DC-Wandlers 12 und/oder Steuermoduls 14 des Wechselrichtersystems) durch einen Temperatursensor 54 der Hochspannungskomponente des Antriebsstrangs und (d) Reduzieren einer Luftauslasstemperatur an dem Kondensator und einer Lufteinlasstemperatur an dem Kühler durch ein Zurückführen von Kabinenluft in die Fahrgastkabine 20 durch das Steuermodul 50, wenn die momentane Temperatur der Hochspannungskomponente des Antriebsstrangs eine vorbestimmte Schwellenwerttemperatur überschreitet.
Das Verfahren kann auch eine Reihe zusätzlicher Schritte beinhalten, einschließlich, aber nicht notwendigerweise beschränkt auf das Folgende. In mindestens einer von vielen möglichen Ausführungsformen beinhaltet das Verfahren auch die Schritte eines Überwachens des momentanen Klimaanlagenstatus/-betriebszustands der HLK-Einheit 32 durch das Überwachungsmerkmal 62 des Klimaanlagenstatus und eines Zurückführens von Kabinenluft, wenn der momentane Klimaanlagenstatus „aktiviert“ lautet. Darüber hinaus kann das Verfahren den Schritt eines Überwachens des momentanen Luftverteilungsmodus der HLK-Einheit 32 durch das Überwachungsmerkmal 60 des Luftverteilungsmodus und eines Zurückführens von Kabinenluft, wenn das Überwachungsmerkmal des Luftverteilungsmodus einen Modus angibt, der die Verkleidung betrifft, beinhalten.
In einer oder mehreren von vielen möglichen Ausführungsformen kann das Verfahren ferner die Schritte eines Überwachens der momentanen Umgebungslufttemperatur durch den Umgebungslufttemperatursensor 56 und eines Zurückführens von Kabinenluft, wenn der Umgebungslufttemperatursensor angibt, dass eine momentane Umgebungslufttemperatur eine vorbestimmte Umgebungslufttemperatur überschreitet, beinhalten.
Ferner noch kann das Verfahren in einer oder mehreren von vielen möglichen Ausführungsformen die Schritte eines Überwachens der momentanen relativen Luftfeuchtigkeit durch einen Sensor 58 für eine relative Luftfeuchtigkeit und eines Zurückführens von Kabinenluft, wenn die durch den Sensor für die relative Luftfeuchtigkeit detektierte momentane relative Luftfeuchtigkeit unterhalb einer vorbestimmten relativen Luftfeuchtigkeit liegt, beinhalten. Darüber hinaus kann das Verfahren den Schritt eines Verschiebens einer Lufteinlassklappe 68 von einer ersten Position, die Frischluft zum Klimatisieren und Ablassen in die Fahrgastkabine 20 bereitstellt, in eine zweite Position, die eine zurückgeführte Kabinenluft zum Klimatisieren und Ablassen in die Fahrgastkabine bereitstellt, durch das Steuermodul 50 beinhalten.
In einer oder mehreren von vielen möglichen Ausführungsformen umfasst das Verfahren zum Kühlen einer Hochspannungskomponente eines Antriebsstrangs, wie etwa einem DC/DC-Wandler 12 und/oder einem Steuermodul 14 eines Wechselrichtersystems eines Batterieelektrofahrzeugs 10, die folgenden Schritte: (a) Kühlen einer Fahrgastkabine 20 mit einem Kältemittel in dem Kältemittelkreislauf 18, der einen Kondensator 24 beinhaltet, (b) Kühlen der Hochspannungskomponente des Antriebsstrangs mit einem Kühlmittel in einem Kühlmittelkreislauf 36, der einen Kühler 38 beinhaltet, (c) Überwachen einer momentanen Temperatur der Hochspannungskomponente des Antriebsstrangs durch einen Temperatursensor 54 der Hochspannungskomponente des Antriebsstrangs und (d) Reduzieren einer Auslasslufttemperatur an dem Kondensator und einer Einlasslufttemperatur an dem Kühler durch ein Zurückführen von Kabinenluft in die Fahrgastkabine durch das Steuermodul 50, wenn (a) die momentane Temperatur der Hochspannungskomponente des Antriebsstrangs eine vorbestimmte Schwellenwerttemperatur überschreitet, (b) eine momentane relative Luftfeuchtigkeit unterhalb einer vorbestimmten relativen Luftfeuchtigkeit liegt und (c) eine momentane Umgebungslufttemperatur oberhalb einer vorbestimmten Umgebungslufttemperatur liegt.
In mindestens einer oder mehreren der vielen möglichen Ausführungsformen kann dieses Verfahren ferner den Schritt beinhalten, dass eine Kabinenluft nur zurück in die Fahrgastkabine geführt wird, wenn die Klimaanlagen-HLK-Einheit 32 des Batterieelektrofahrzeugs 10 aktiviert ist und es sich bei dem Luftverteilungsmodus des Batterieelektrofahrzeugs um einen Modus handelt, der eine Verkleidung betrifft.
In einer möglichen Konfiguration ist zum Beispiel das Steuermodul 50 dazu konfiguriert, Kabinenluft nur dann durch die Lufteinlassklappe 68 zu dem Verdampfer 28 zurückzuführen, wenn die HLK-Einheit 32 aktiviert ist, um der Fahrgastkabine eine Klimatisierung bereitzustellen, wobei ein Sensor für eine relative Luftfeuchtigkeit eine relative Luftfeuchtigkeit von weniger als 30% angibt, das Überwachungsmerkmal 60 des Luftverteilungsmodus einen Modus angibt, der eine Verkleidung betrifft (kein Abtau- oder Bodenmodus), der Umgebungslufttemperatursensor eine Temperatur von mehr als 28 ° C anzeigt und der Temperatursensor 54 der Hochspannungskomponente des Antriebsstrangs eine Temperatur von mehr als einem bevorstehenden Komponentenausfall (z. B. 105 ° C) oder gleich diesem angibt. Zu diesem Zweck sendet das Steuermodul 50 einen Befehl an den Lufteinlassklappenaktor 66, die Lufteinlassklappe 68 in die zweite Position zu verschieben, um nur den Eintritt von zurückgeführter Kabinenluft in die HLK-System-Ansaugvorrichtung zu ermöglichen. Darüber hinaus sendet das Steuermodul ein Signal, um das Verdampfertemperaturziel über den Steuermodulbefehl, der dem elektrischen Klimaanlagenverdichter 22 bereitgestellt wird, auf das Maximum (z. B. 6,5 ° C) einzustellen. Dies erfolgt, bis die Temperatur der Hochspannungskomponente des Antriebsstrangs (dem DC/DC-Wandler 12 und/oder dem Steuermodul des Wechselrichtersystems 14) kleiner oder gleich einem nicht unmittelbar bevorstehenden Ausfall (z. B. 100 ° C) ist.
Indem der Betrieb der HLK-Einheit 32 darauf begrenzt wird, nur die Kabinenluft zurückzuführen, arbeitet das HLK-System effizienter und somit wird bereits klimatisierte Fahrzeugkabinenluft im Verhältnis zu wärmerer oder Außen-/Frischluft durch den Verdampfer 28 gedrückt. Dies dient dazu, die Temperatur des zum Kondensator 24 zurückgeleiteten Kältemittels zu reduzieren, wodurch die Luftaustrittstemperatur des Kondensators reduziert wird. Dies reduziert wiederum die Lufteinlasstemperatur an dem Kühler 38, der sich stromabwärts des Kondensators in dem Luftstrom A befindet, wodurch die Effizienz der Kühlung des Kühlmittels 44 erhöht wird, das zu dem DC/DC-Wandler 12 und dem Steuermodul 14 des Wechselrichtersystems an dem Antriebsstrang 16 zurückgeleitet wird. Infolgedessen wird eine effizientere Kühlung des DC/DC-Wandlers 12 und des Steuermoduls 14 des Wechselrichtersystems bereitgestellt.
Das Vorstehende wurde zur Veranschaulichung und Beschreibung dargelegt. Damit wird keinerlei Anspruch auf Vollständigkeit erhoben, und es ist nicht dazu gedacht, die Ausführungsformen auf die im Einzelnen offenbarte Form zu beschränken. Offensichtliche Modifikationen und Variationen sind angesichts der vorstehenden Lehren möglich. Alle derartigen Modifikationen und Variationen befinden sich innerhalb des Schutzumfangs der beigefügten Ansprüche, wenn diese entsprechend der Breite ausgelegt werden, zu der sie nach Recht, Gesetz und Billigkeit berechtigt sind.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Kühlen einer Hochspannungskomponente eines Antriebsstrangs eines Batterieelektrofahrzeugs bereitgestellt, das Folgendes aufweist: Kühlen einer Fahrgastkabine mit einem Kältemittel in einem Kältemittelkreislauf, der einen Kondensator beinhaltet; Kühlen der Hochspannungskomponente des Antriebsstrangs mit einem Kühlmittel in einem Kühlmittelkreislauf, der einen Kühler beinhaltet; Überwachen einer momentanen Temperatur der Hochspannungskomponente des Antriebsstrangs durch einen Temperatursensor der Hochspannungskomponente des Antriebsstrangs; und Reduzieren einer Luftauslasstemperatur an dem Kondensator und einer Lufteinlasstemperatur an dem Kühler durch ein Steuermodul durch ein Zurückführen von Kabinenluft in die Fahrgastkabine, wenn (a) die momentane Temperatur der Hochspannungskomponente des Antriebsstrangs eine vorbestimmte Schwellenwerttemperatur überschreitet, (b) eine momentane relative Luftfeuchtigkeit unterhalb einer vorbestimmten relativen Luftfeuchtigkeit liegt und (c) eine momentane Umgebungslufttemperatur oberhalb einer vorbestimmten Umgebungslufttemperatur liegt.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner dadurch gekennzeichnet, dass die Kabinenluft nur in die Fahrgastkabine zurückgeführt wird, wenn eine Klimaanlage des Batterieelektrofahrzeugs aktiviert ist und ein Luftverteilungsmodus des Batterieelektrofahrzeugs ein Modus ist, der eine Verkleidung betrifft.

Claims

Batterieelektrofahrzeug, das Folgendes umfasst: eine Fahrgastkabine; einen Kältemittelkreislauf, der dazu ausgelegt ist, die Fahrgastkabine zu kühlen, wobei der Kältemittelkreislauf einen Kondensator und einen Verdampfer beinhaltet; einen Antriebsstrang, der eine Hochspannungskomponente eines Antriebsstrangs beinhaltet; einen Kühlmittelkreislauf, der dazu ausgelegt ist, die Hochspannungskomponente des Antriebsstrangs zu kühlen, wobei der Kühlmittelkreislauf einen Kühler beinhaltet; und eine Steuermodul, das dazu konfiguriert ist, als Reaktion auf Daten, die angeben, dass eine momentane Temperatur der Hochspannungskomponente des Antriebsstrangs eine vorbestimmte Schwellenwerttemperatur überschreitet, eine Kabinenluft in die Fahrgastkabine zurückzuführen, um (a) eine Luftauslasstemperatur an dem Kondensator und (b) eine Lufteinlasstemperatur an dem Kühler zu reduzieren.
Batterieelektrofahrzeug nach Anspruch 1, ferner umfassend eine Vielzahl von Sensoren, die einen Temperatursensor der Hochspannungskomponente des Antriebsstrangs beinhaltet.
Batterieelektrofahrzeug nach Anspruch 2, wobei die Vielzahl von Sensoren einen Umgebungslufttemperatursensor beinhaltet.
Batterieelektrofahrzeug nach Anspruch 3, wobei die Vielzahl von Sensoren einen Sensor für eine relative Luftfeuchtigkeit beinhaltet.
Batterieelektrofahrzeug nach Anspruch 4, ferner beinhaltend ein Überwachungsmerkmal eines Luftverteilungsmodus.
Batterieelektrofahrzeug nach Anspruch 5, ferner beinhaltend ein Überwachungsmerkmal eines Klimaanlagenstatus.
Batterieelektrofahrzeug nach Anspruch 6, ferner beinhaltend eine Lufteinlassklappe, die zwischen einer ersten Position, die Frischluft bereitstellt, und einer zweiten Position, die eine Kabinenluft an die Fahrgastkabine zurückführt, verschiebbar ist.
Batterieelektrofahrzeug nach Anspruch 7, ferner beinhaltend einen Lufteinlassklappenaktor, der die Lufteinlassklappe als Reaktion auf das Steuermodul zwischen der ersten Position und der zweiten Position verschiebt.
Batterieelektrofahrzeug nach Anspruch 8, wobei das Steuermodul dazu konfiguriert ist, die Kabinenluft in die Fahrgastkabine zurückzuführen, um (a) die Luftauslasstemperatur an dem Kondensator und (b) die Lufteinlasstemperatur an dem Kühler zu reduzieren, wenn das Überwachungsmerkmal des Klimaanlagenstatus angibt, dass die Klimaanlage aktiviert ist, der Sensor für die relative Luftfeuchtigkeit angibt, dass eine momentane relative Luftfeuchtigkeit geringer ist als ein vorbestimmter Schwellenwert der relativen Luftfeuchtigkeit, das Überwachungsmerkmal des Luftverteilungsmodus einen momentanen Modus, der eine Verkleidung betrifft, angibt und der Umgebungslufttemperatursensor eine momentane Umgebungslufttemperatur oberhalb einer vorbestimmten Umgebungslufttemperatur angibt.
Verfahren zum Kühlen einer Hochspannungskomponente eines Antriebsstrangs eines Batterieelektrofahrzeugs, das Folgendes umfasst: Kühlen einer Fahrgastkabine mit einem Kältemittel in einem Kältemittelkreislauf, der einen Kondensator beinhaltet; Kühlen der Hochspannungskomponente des Antriebsstrangs mit einem Kühlmittel in einem Kühlmittelkreislauf, der einen Kühler beinhaltet; Überwachen einer Temperatur der Hochspannungskomponente des Antriebsstrangs durch einen Temperatursensor der Hochspannungskomponente des Antriebsstrangs; und Reduzieren einer Luftauslasstemperatur an dem Kondensator und einer Lufteinlasstemperatur an dem Kühler durch ein Zurückführen von Kabinenluft in die Fahrgastkabine durch ein Steuermodul, wenn eine momentane Temperatur der Hochspannungskomponente des Antriebsstrangs eine vorbestimmte Schwellenwerttemperatur überschreitet.
Verfahren nach Anspruch 10, ferner beinhaltend: Überwachen des momentanen Klimaanlagenstatus durch ein Überwachungsmerkmal des momentanen Klimaanlagenstatus; und Zurückführen von Kabinenluft, wenn der momentane Klimaanlagenstatus aktiviert lautet.
Verfahren nach Anspruch 10, ferner beinhaltend: Überwachen eines momentanen Luftverteilungsmodus durch ein Überwachungsmerkmal eines Luftverteilungsmodus; und Zurückführen der Kabinenluft, wenn das Überwachungsmerkmal des Luftverteilungsmodus Modi, die eine Verkleidung betreffen, anzeigt.
Verfahren nach Anspruch 10, ferner beinhaltend: Überwachen der momentanen Umgebungslufttemperatur durch einen Umgebungslufttemperatursensor; und Zurückführen der Kabinenluft, wenn der Umgebungslufttemperatursensor eine momentane Umgebungslufttemperatur angibt, die eine vorbestimmte Umgebungslufttemperatur überschreitet.
Verfahren nach Anspruch 10, ferner beinhaltend: Überwachen einer momentanen relativen Luftfeuchtigkeit durch einen Sensor für eine relative Luftfeuchtigkeit; und Zurückführen der Kabinenluft, wenn die von dem Sensor für die relative Luftfeuchtigkeit detektierte momentane relative Luftfeuchtigkeit unterhalb einer vorbestimmten relativen Luftfeuchtigkeit liegt.
Verfahren nach Anspruch 10, ferner beinhaltend ein Verschieben einer Lufteinlassklappe von einer ersten Position, die der Fahrgastkabine Frischluft bereitstellt, in eine zweite Position, die die Kabinenluft in die Fahrgastkabine zurückführt.