EP3544871A1 - Verfahren und vorrichtung zur temperaturabsenkung mindestens einer komponente in einem fahrzeug - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur temperaturabsenkung mindestens einer komponente in einem fahrzeug

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Publication number
EP3544871A1
EP3544871A1 EP17781075.1A EP17781075A EP3544871A1 EP 3544871 A1 EP3544871 A1 EP 3544871A1 EP 17781075 A EP17781075 A EP 17781075A EP 3544871 A1 EP3544871 A1 EP 3544871A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
component
vehicle
temperature
lowering
future
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP17781075.1A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Klaus Ries-Mueller
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP3544871A1 publication Critical patent/EP3544871A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/62—Hybrid vehicles

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for
  • the invention relates to a drive train with a corresponding device and a vehicle with a drive train and a computer program and a machine-readable storage medium.
  • a method for lowering the temperature of at least one component in a vehicle comprises the steps of: determining future route-dependent data; Lowering the temperature of at least one component as a function of the determined data.
  • route-dependent data of a future route to be traveled are determined. This is data that describes, describes and characterizes the future route of the vehicle or places where the vehicle stops. These are, in particular, environmental data or environmental data, which are recorded in particular by means of suitable sensors or made available by means of a navigation device available in the vehicle. In particular, by means of a navigation device, future route-dependent data can already be made available in advance, if the route to be traveled is already known, for example, by the driver or a driver
  • a method for lowering the temperature of at least one component in a vehicle is provided.
  • a vehicle a plurality of components is installed, which are heated to different degrees during operation of the vehicle. If individual components become too hot, for example a drive unit becomes too hot, its power output is reduced until the temperature has dropped back to a permissible value.
  • the temperature of the component is lowered in such a way that driving on the future route in advance according to the method, if appropriate data for the future to be traveled route can be done without reducing the power due to too high a temperature setting.
  • a method is provided for lowering the temperature of at least one component in a vehicle, which enables efficient operation of the components in the vehicle. The requested vehicle acceleration in future acceleration events is thus enabled. Further, in particular depending on predictive navigation or environment data future acceleration (boost operation) of the vehicle by a
  • Temperature reduction for example, the power electronics, battery or electric machine in an electrically driven vehicle prepared.
  • the internal combustion engine or a flanged turbocharger is prepared for future acceleration by means of a temperature reduction.
  • the components age less, since on average lower temperature differences and thus lower
  • lowering the temperature of at least one component comprises at least one of the following steps:
  • Component serves;
  • Lowering the temperature of at least one component comprises at least one of the following steps or by using at least one of the following steps:
  • a lowering can the clock frequency of the control of the power electronics lead to reduced switching losses of the power semiconductor switch within the power electronics.
  • a change in the driving method for example, the pulse width modulation to a Fiat-top or block operation also to a Change in the thermal losses of the power electronics and thus also to influence and lower the temperature of existing in a vehicle power electronics.
  • components which are flanged to a radiator or even have integrated cooling channels or the like for cooling the component are operated to lower the temperature with an increased coolant flow. Thus, these components are cooled more rapidly to a lower temperature.
  • the fan speed of a dedicated fan is preferably increased.
  • Components which are cooled by means of an air conditioner, which is preferably present in the vehicle, are preferably cooled more strongly by means of an increase in the cooling capacity of the air conditioning system. Thus, their temperature is lowered.
  • the ratio of a transmission of the vehicle is preferably adapted such that the temperature of the component operatively connected to the transmission is lowered.
  • different options are provided, which reduce at least one temperature
  • the steps for lowering the temperature are selected or combined in such a way that a reliable operation of the components of the vehicle during the driving of the future route is ensured and the energy required to lower the temperature is minimized.
  • the determination of future route-dependent data comprises at least one of the following steps:
  • the determination of future route-dependent data preferably includes at least one of the following steps:
  • the expected thermal losses of at least one component are determined when driving on future sections of the route.
  • the expected thermal losses increase with increasing and increasing
  • Acceleration process determined On the basis of data, for example on the basis of map data of a navigation system, in particular in the context of at least partially autonomous driving, and by means of corresponding environment sensors,
  • the communication of vehicles with each other for example, an imminent overtaking or threading on a highway or highway is detected as an acceleration process. As acceleration increases, higher thermal losses are expected. Also with an example in the context of a route planning planned
  • thermal losses are expected.
  • a component preferably a high-voltage battery, to be charged by means of a quick charge or, for example, the vehicle is air conditioned in the state.
  • the component is at least a sub-component of a power electronics, a voltage converter, a battery, an electrical machine, an internal combustion engine, a
  • the component in a vehicle whose temperature is to be lowered for example, a power electronics or at least a sub-component be of it.
  • a voltage converter in particular a DC-DC converter, with circuit breakers and current-carrying components likewise present in it, is also a component to be cooled. This serves, for example, the conversion of a high-voltage into a low voltage in a vehicle.
  • the component is a battery, or a single module of the battery, in particular a high-voltage or traction battery for an electric drive of a vehicle.
  • the component is an electric machine, or its rotor or stator, for example for driving a vehicle.
  • a component can be an internal combustion engine which serves to drive a vehicle or a subcomponent of the internal combustion engine, for example a turbocharger of the internal combustion engine, preferably as a subcomponent whose drive or its airfoils.
  • a component may also be assigned to the exhaust gas line of an internal combustion engine, which serves to purify the exhaust gas of an internal combustion engine.
  • a selection of a plurality of possible components is provided whose temperature for a
  • the invention relates to a computer program which is set up to carry out one of the methods described so far.
  • the invention relates to a machine-readable storage medium on which the computer program described is stored.
  • the invention relates to a device for lowering the temperature of at least one component in a vehicle, wherein the device is set up to determine data as a function of future driving distances and to lower the temperature of at least one component as a function of the determined data.
  • a subsequent future acceleration is prepared by a temperature drop of a component.
  • the invention relates to a drive train with a described device and in particular with a power electronics, a battery, an electric machine, an internal combustion engine and / or a
  • Such a drive train is used, for example, the drive of a vehicle.
  • an efficient operation of the drive train is made possible.
  • the invention relates to a vehicle with a described
  • a vehicle is provided which a
  • Device comprises for lowering the temperature of at least one component of the vehicle.
  • Figure 1 is a schematic representation of a vehicle with a
  • FIG. 2 shows a schematically illustrated flow diagram for a method for lowering the temperature of at least one component.
  • FIG. 1 shows a device 490 for lowering the temperature of at least one component 410... 470, or a subcomponent thereof, in a vehicle 400.
  • the device 490 is set up to determine data as a function of future driving distances.
  • the device 490 is connected to sensor devices and data acquisition devices 495.
  • the device 490 controls further devices of the vehicle, which lead to a lowering of the temperature of at least one of the components 410... 470.
  • Schematically illustrated is the connection between the voltage converter 420 and the device 490.
  • Voltage converter 420 supplies the device 490 with a low voltage as the operating voltage.
  • the voltage converter 420 converts the voltage of the battery 430, preferably a high-voltage voltage of a high-voltage battery of, for example, 300 volts, into a low voltage, for example 48 volts or 12 volts.
  • the battery 430 is via power electronics 410,
  • an inverter connected to the electric machine 440.
  • a further component not shown in FIG. 1, in particular a step-up converter, between the battery 430 and the
  • Power electronics 410 provided for conversion, in particular for
  • Increasing the voltage of the battery 430 to the input voltage of the power electronics 410 for example from 300 volts to 600 or 800 volts.
  • Power electronics 410 provide the electrical energy to power the electrical machine 440.
  • the power electronics 410 converts the input voltage of the power electronics 410 into an AC voltage.
  • the electric machine can be connected to an internal combustion engine 450 via a coupling 445, preferably a clutch.
  • a turbocharger 460 is preferably flanged to increase the performance.
  • an exhaust gas system is provided which comprises a component 470 of the exhaust gas system.
  • the powertrain 300 includes the device 490 and at least one of the described components 410..470.
  • the vehicle 400 is shown schematically here with another two wheels 480 on another axle 486. However, the vehicle 400 may also be a one, two or more wheel drive vehicle on land, sea or in the air.
  • FIG. 2 shows a schematic sequence of the method 100 for
  • step 110 future route-dependent data is determined. This can be done in a variety of ways, so that, for example, in step 112, the expected thermal losses of at least one component 410..470 are determined when driving on future route sections, in particular, these correlate to
  • the expected thermal losses of at least one component 410..470 are determined when driving on a future route as a function of the gradient and route length.
  • Losses for an upcoming acceleration process determined.
  • the expected thermal losses are determined at the future stop at a location.
  • the anticipated thermal losses during future vehicle traffic are preferred
  • step 130 the temperature of at least one component 410..470 is lowered as a function of the determined data. For this purpose, a large number of steps is possible again.
  • step 132 the clock frequency of a power electronics of the vehicle is lowered.
  • step 134 the driving method of
  • Power electronics of the vehicle changed, for example, switching from sinusoidal pulse width modulation to a block operation
  • step 135 the Switching dynamics of the power electronics changed, for example by means of a change of a gate resistor of a circuit breaker
  • step 136 the coolant flow through a radiator or through cooling passages of a component is increased.
  • step 138 the fan speed of a fan for cooling a component is increased.
  • step 142 the cooling capacity of an air conditioning system that serves to cool a component is increased.
  • step 144 an auxiliary unit of the vehicle is switched off and further in step 146, preferably a gear ratio of the vehicle adapted to lower the temperature of at least one
  • step 130 Component 410..470. Also in step 130, further measures are conceivable, which is illustrated in the drawing by the point sequence in step 130. At step 150, the process ends.

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Abstract

Verfahren (100) zur Temperaturabsenkung mindestens einer Komponente (410..470) in einem Fahrzeug (400) mit den Schritten: Ermitteln (110) von zukünftigen fahrstreckenabhängigen Daten; Absenken (130) der Temperatur mindestens einer Komponente (410..470) Abhängigkeit der ermittelten Daten.

Description

Beschreibung Titel
Verfahren und Vorrichtung zur Temperaturabsenkung mindestens einer
Komponente in einem Fahrzeug
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur
Temperaturabsenkung mindestens einer Komponente in einem Fahrzeug. Ferner betrifft die Erfindung einen Antriebsstrang mit einer entsprechenden Vorrichtung und ein Fahrzeug mit einem Antriebsstrang sowie ein Computerprogramm und ein maschinenlesbares Speichermedium.
Stand der Technik
Fahrzeuge für den Straßenverkehr werden zunehmend automatisiert betrieben. Aus der DE 10 2007 053 279 AI ist beispielsweise ein Verfahren zur
Ansteuerung der Antriebssysteme eines Hybridfahrzeuges bekannt. In
Abhängigkeit von Daten von Umfeld- und Umweltsensoren, beispielsweise eines Luftqualitätssensors, einer Videokamera, oder eines Kommunikationssystems, die jeweils einen Aspekt der unmittelbaren Umgebung des Fahrzeugs
repräsentieren, werden die Antriebssysteme angesteuert. Mit der zunehmenden Automatisierung des Betriebs der Fahrzeuge und auch bei der Steigerung der Effizienz der Fahrzeuge besteht weiterhin Bedarf, derartige Verfahren und Vorrichtungen zu verbessern.
Offenbarung der Erfindung
Es wird ein Verfahren zur Temperaturabsenkung mindestens einer Komponente in einem Fahrzeug bereitgestellt. Das Verfahren umfasst die Schritte: Ermitteln von zukünftigen fahrstreckenabhängigen Daten; Absenken der Temperatur mindestens einer Komponenten in Abhängigkeit der ermittelten Daten. Es wird ein Verfahren bereitgestellt, bei dem fahrstreckenabhängige Daten einer zukünftig zu befahrenden Fahrstrecke ermittelt werden. Dabei handelt es sich um Daten, die die zukünftige Fahrstrecke des Fahrzeugs oder Orte, an denen das Fahrzeug zum Halten kommt, beschreiben, repräsentieren und charakterisieren. Dies sind insbesondere Umfelddaten oder Umweltdaten, die insbesondere mittels geeigneter Sensoren erfasst werden oder mittels einem im Fahrzeug verfügbaren Navigationsgerät zur Verfügung gestellt werden. Insbesondere können mittels eines Navigationsgerätes zukünftige fahrstreckenabhängige Daten bereits im Voraus zur Verfügung gestellt werden, falls die zu fahrende Fahrstrecke bereits bekannt ist, beispielsweise vom Fahrer oder einem
Dienstleister vorgegeben, und die Koordinaten des Fahrzeugs mit den Daten der topologischen Karten und weiteren für den Betrieb des Fahrzeugs relevanten Daten zusammengeführt werden. In Abhängigkeit von diesen ermittelten Daten wird die Temperatur mindestens einer Komponente abgesenkt. Somit wird ein Verfahren zur Temperaturabsenkung mindestens einer Komponente in einem Fahrzeug bereitgestellt. In einem Fahrzeug ist eine Vielzahl an Komponenten eingebaut, die beim Betrieb des Fahrzeugs unterschiedlich stark erwärmt werden. Wenn einzelne Komponenten zu heiß werden, beispielsweise ein Antriebsaggregat zu heiß wird, wird dessen Leistungsabgabe reduziert, bis die Temperatur wieder auf einen zulässigen Wert abgesunken ist. Zur Vermeidung der Reduktion der Leistungsabgabe einer Komponente, insbesondere entgegen des Fahrerwunsches oder der Fahrstrategie, wird daher gemäß des Verfahrens bereits im Vorfeld, wenn entsprechende Daten für die zukünftig zu befahrende Fahrstrecke vorliegen, die Temperatur der Komponente derart abgesenkt, dass ein Befahren der zukünftigen Fahrstrecke ohne Reduktion der Leistung aufgrund einer sich zu hoch einstellenden Temperatur erfolgen kann. Vorteilhaft wird ein Verfahren zur Temperaturabsenkung mindestens einer Komponente in einem Fahrzeug bereitgestellt, welches einen effizienten Betrieb der Komponenten im Fahrzeug ermöglicht. Die angeforderte Fahrzeugbeschleunigung bei zukünftigen Beschleunigungsereignissen wird somit ermöglicht. Weiter wird insbesondere abhängig von vorausschauenden Navigations- bzw. Umfelddaten eine zukünftige Beschleunigung (Boost-Betrieb) des Fahrzeugs durch eine
Temperaturabsenkung, beispielsweise der Leistungselektronik, Batterie oder elektrischen Maschine bei einem elektrisch angetriebenen Fahrzeug, vorbereitet. Bei einem mit einem Verbrennungsmotor angetriebenen Fahrzeug wird analog dazu beispielsweise der Verbrennungsmotor oder ein angeflanschter Turbolader mittels einer Temperaturabsenkung auf eine zukünftige Beschleunigung vorbereitet. Insbesondere altern daher auch die Komponenten weniger, da im Mittel geringere Temperaturdifferenzen und damit geringere
Temperaturbelastungen an den Komponenten auftreten.
In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung umfasst das Absenken der Temperatur mindestens einer Komponente mindestens einen der folgenden Schritte:
Absenken der Taktfrequenz der Ansteuerung einer Leistungselektronik des Fahrzeugs;
Änderung des Ansteuerverfahrens einer Leistungselektronik des Fahrzeugs; Erhöhung des Kühlmitteldurchflusses durch den Kühler oder die Kühlkanäle einer Komponente;
Erhöhung der Lüfterdrehzahl zur Kühlung einer Komponente;
Erhöhung der Kühlleistung einer Klimaanlage, die der Kühlung einer
Komponente dient;
Abschalten eines Zusatzaggregates eines Fahrzeugs;
Anpassung einer Übersetzung eines Getriebes des Fahrzeugs.
Das Absenken der Temperatur mindestens einer Komponente umfasst mindestens einen der folgenden Schritte oder erfolgt durch Anwendung mindestens einer der folgenden Schritte:
Für Fahrzeuge, die beispielsweise eine Leistungselektronik umfassen, insbesondere einen Wechselrichter zur Wandlung einer Gleichspannung in eine Wechselspannung beispielsweise für den Antrieb einer elektrischen Maschine, oder einen Gleichspannungswandler aufweisen, beispielsweise zur Wandlung einer Gleichspannung eines Hochvoltnetzes in eine Niederspannung eines Niederspannungsnetzes oder Bordnetzes, kann ein Absenken der Taktfrequenz der Ansteuerung der Leistungselektronik zu verringerten Schaltverlusten der Leistungshalbleiterschalter innerhalb der Leistungselektronik führen. Dies hat eine signifikante Absenkung der Temperatur der Leistungselektronik zur Folge. Bevorzugt bewirkt auch eine Änderung des Ansteuerverfahrens, beispielsweise der Pulsweitenmodulation zu einem Fiat-Top oder Blockbetrieb ebenfalls zu einer Veränderung der thermischen Verluste der Leistungselektronik und somit auch zu einer Beeinflussung und Absenkung der Temperatur einer in einem Fahrzeug vorhandenen Leistungselektronik. Bevorzugt werden Komponenten, die an einem Kühler angeflanscht sind oder selbst integrierte Kühlkanäle oder ähnliches zur Kühlung der Komponente aufweisen, zur Absenkung der Temperatur mit einem erhöhten Kühlmitteldurchfluss betrieben. So werden diese Komponenten rascher auf eine niedrigere Temperatur abgekühlt. Bei luftgekühlten
Komponenten wird bevorzugt die Lüfterdrehzahl eines hierfür vorgesehenen Lüfters erhöht. Komponenten die mittels einer Klimaanlage, die bevorzugt in dem Fahrzeug vorhanden ist, gekühlt werden, werden bevorzugt mittels einer Erhöhung der Kühlleistung der Klimaanlage stärker gekühlt. Somit wird deren Temperatur abgesenkt. Dient eine Komponente beispielsweise dem Betrieb oder dem Antrieb mehrerer Aggregate oder Zusatzaggregate, so wird bevorzugt mindestens ein Zusatzaggregat abgeschaltet. Dadurch wird die Komponente weniger stark belastet und folglich eine Absenkung der Temperatur der
Komponente erreicht. Weiter wird bevorzugt die Übersetzung eines Getriebes des Fahrzeuges derart angepasst, dass die Temperatur der mit dem Getriebe wirkverbundenen Komponente abgesenkt wird. Beispielsweise reduzieren sich die thermischen Verluste eines Antriebsaggregates mit abnehmender Drehzahl des Antriebsaggregats, beispielsweise einer elektrischen Maschine oder eines Verbrennungsmotors. Vorteilhaft werden unterschiedliche Möglichkeiten bereitgestellt, die zur Absenkung einer Temperatur mindestens einer
Komponente des Fahrzeugs führen.
In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung werden die Schritte zum Absenken der Temperatur derart ausgewählt oder kombiniert, dass ein zuverlässiger Betrieb der Komponenten des Fahrzeugs während des Befahrens der zukünftigen Fahrstrecke gewährleistet ist und die zur Absenkung der Temperatur benötigte Energie minimiert wird.
Die genannten unterschiedlichen Maßnahmen zur Absenkung der Temperatur einer Komponente in einem Fahrzeug werden je nach vorhandenen
Komponenten und deren Temperaturen und Grenztemperaturen je nach Bedarf in Abhängigkeit der zukünftigen Fahrstrecken abhängigen Daten ausgewählt. Auch die Intensität der dann eingesetzten Maßnahmen wird in Abhängigkeit der jeweiligen Temperatur und Grenztemperaturen der Komponenten ausgewählt. Mittels einer Gewichtung der einzelnen Maßnahmen, bevorzugt in Abhängigkeit der dafür notwendigen Energie oder der damit verbundenen Emissionen, wird die Auswahl und die Kombination der auszuführenden Maßnahmen getroffen. So erfolgt eine Absenkung der Temperatur einer Komponente bei gleichzeitiger Minimierung der hierfür zusätzlich benötigten Energie oder der damit
verbundenen erhöhten Emissionen. Dies gilt sowohl für die Absenkung der Temperatur einer einzelnen Komponente als auch für den Fall, dass die
Temperatur einer Vielzahl an Komponenten des Fahrzeugs abgesenkt wird. Vorteilhaft wird eine Auswahlstrategie zur Auswahl der jeweiligen zu
verwendenden Maßnahmen bereitgestellt.
In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung umfasst das Ermitteln von zukünftigen fahrstreckenabhängigen Daten mindestens einen der folgenden Schritte:
Ermittlung der zu erwartenden thermischen Verluste mindestens einer
Komponente bei der Befahrung zukünftiger Streckenabschnitte;
Ermittlung der zu erwartenden thermischen Verluste mindestens einer
Komponente bei der Befahrung einer zukünftigen Steigung in Abhängigkeit der Steilheit und Streckenlänge der Steigung;
Ermittlung der zu erwartenden thermischen Verluste mindestens einer
Komponente für einen bevorstehenden Beschleunigungsvorgang;
Ermittlung der zu erwartenden thermischen Verluste mindestens einer
Komponente bei dem zukünftigen Halt an einem Ort;
Ermittlung der zu erwartenden thermischen Verluste mindestens einer
Komponente bei der Befahrung zukünftiger Streckenabschnitte in Abhängigkeit des Fahrerwunsches oder der Betriebsstrategie eines automatisierten
Fahrzeugs.
Bevorzugt umfasst das Ermitteln von zukünftigen fahrstreckenabhängigen Daten mindestens einen der folgenden Schritte:
Bevorzugt werden die zu erwartenden thermischen Verluste mindestens einer Komponente bei der Befahrung zukünftiger Streckenabschnitte ermittelt.
Bevorzugt werden die zu erwartenden thermischen Verluste mindestens einer Komponente bei der Befahrung einer zukünftigen Strecke in Abhängigkeit derer Steigung und Streckenlänge ermittelt. Insbesondere nehmen die zu erwartenden thermischen Verluste mit zunehmender Steigung und zunehmender
Streckenlänge zu. Bevorzugt werden die zu erwartenden thermischen Verluste mindestens einer Komponente für einen bevorstehenden
Beschleunigungsvorgang ermittelt. Anhand von Daten, beispielsweise anhand von Kartendaten eines Navigationssystems, insbesondere im Rahmen zumindest teilautonomen Fahrens, und mittels entsprechender Umfeldsensorik,
beispielsweise der Kommunikation von Fahrzeugen untereinander, wird beispielsweise ein bevorstehender Überholvorgang oder ein Einfädeln auf eine Schnellstraße oder Autobahn als Beschleunigungsvorgang erkannt. Mit zunehmender Beschleunigung werden höhere thermische Verluste erwartet. Auch bei einer beispielweise im Rahmen einer Routenplanung geplanten
Unterbrechung der Fahrt, beispielsweise bei einem zukünftigen Halt an einem Ort, werden thermische Verluste erwartet. Beispielsweise falls eine Komponente, bevorzugt eine Hochvoltbatterie, mittels eines Schnellladevorgangs geladen werden soll oder beispielsweise das Fahrzeug im Stand klimatisiert wird.
Insbesondere wird hierbei, aber auch bei den anderen beschriebenen
Maßnahmen, die zu erwartende Außentemperatur in die Ermittlung der zu erwartenden thermischen Verluste mit einbezogen. Weiter werden bei der Ermittlung der zu erwartenden thermischen Verluste mindestens einer
Komponente bei der Befahrung zukünftiger Streckenabschnitte der
Fahrerwunsch oder ein gelerntes Fahrprofil eines Fahrers oder eine
Betriebsstrategie eines automatisierten Fahrzeugs, beispielsweise eines autonom fahrenden Fahrzeugs, berücksichtigt. Vorteilhaft werden
unterschiedliche Möglichkeiten zur Ermittlung von zukünftigen
fahrstreckenabhängigen Daten bereitgestellt.
In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist die Komponente zumindest eine Teilkomponente einer Leistungselektronik, eines Spannungswandlers, einer Batterie, einer elektrischen Maschine, eines Verbrennungsmotors, einer
Komponente des Verbrennungsmotors oder einer Komponente des
Abgasstrangs des Verbrennungsmotors.
Die Komponente in einem Fahrzeug, deren Temperatur abgesenkt werden soll, kann beispielsweise eine Leistungselektronik oder zumindest ein Teilkomponente davon sein. Dies könnte insbesondere ein Wechselrichter oder Inverter zur Wandlung einer Gleichspannung in eine Wechselspannung zum Antrieb einer elektrischen Maschine sein, bevorzugt auch die darin vorhandenen
Leistungsschalter und Dioden. Bevorzugt ist auch ein Spannungswandler, insbesondere ein Gleichspannungswandler, mit ebenfalls darin vorhandenen Leistungsschaltern und stromführenden Bauelementen, eine zu kühlende Komponente. Dieser dient beispielsweise der Wandlung einer Hochvoltspannung in eine Niederspannung in einem Fahrzeug. Bevorzugt ist die Komponente eine Batterie, oder ein einzelnes Modul der Batterie, insbesondere eine Hochvoltoder Traktionsbatterie für einen elektrischen Antrieb eines Fahrzeugs. Bevorzugt ist die Komponente eine elektrische Maschine, oder dessen Rotor oder Stator, beispielsweise für den Antrieb eines Fahrzeugs. Weiter kann eine Komponente ein Verbrennungsmotor, der dem Antrieb eines Fahrzeugs dient sein oder eine Teilkomponente des Verbrennungsmotors, beispielweise ein Turbolader des Verbrennungsmotors, bevorzugt als Teilkomponente dessen Antrieb oder dessen Schaufelblätter. Bevorzugt kann eine Komponente auch dem Abgasstrang eines Verbrennungsmotors zugeordnet sein, die der Reinigung des Abgases eines Verbrennungsmotors dient. Vorteilhaft wird eine Auswahl einer Vielzahl an möglichen Komponenten bereitgestellt, deren Temperatur für einen
bestimmungsgemäßen Betrieb unter Volllast im Vorfeld abgekühlt werden.
Ferner betrifft die Erfindung ein Computerprogramm, das eingerichtet ist, eines der bisher beschriebenen Verfahren auszuführen.
Ferner betrifft die Erfindung ein maschinenlesbares Speichermedium, auf dem das beschriebene Computerprogramm gespeichert ist.
Ferner betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Temperaturabsenkung mindestens einer Komponente in einem Fahrzeug, wobei die Vorrichtung dazu eingerichtet ist, Daten in Abhängigkeit von zukünftigen Fahrstrecken zu ermitteln und die Temperatur mindestens einer Komponente in Abhängigkeit der ermittelten Daten abzusenken.
Vorteilhaft wird eine Vorrichtung bereitgestellt, die einen Betrieb der
Komponenten auf zukünftigen Fahrstrecken bei Volllast ermöglicht, beispielsweise eine maximale Fahrzeugbeschleunigung bei zukünftigen
Beschleunigungsereignissen. Abhängig von vorausschauenden Navigationsbzw. Umfelddaten wird eine nachfolgendezukünftige Beschleunigung durch eine Temperaturabsenkung einer Komponente vorbereitet.
Ferner betrifft die Erfindung einen Antriebsstrang mit einer beschriebenen Vorrichtung und insbesondere mit einer Leistungselektronik, einer Batterie, einer elektrischen Maschine, einen Verbrennungsmotors und/oder eines
Abgasstrangs. Ein derartiger Antriebsstrang dient beispielweise dem Antrieb eines Fahrzeugs. Mittels des Verfahrens und der Vorrichtung wird ein effizienter Betrieb des Antriebsstrangs ermöglicht.
Ferner betrifft die Erfindung ein Fahrzeug mit einem beschriebenen
Antriebsstrang. Vorteilhaft wird ein Fahrzeug bereitgestellt, welches eine
Vorrichtung umfasst zur Temperaturabsenkung mindestens einer Komponente des Fahrzeugs.
Es versteht sich, dass die Merkmale, Eigenschaften und Vorteile des
erfindungsgemäßen Verfahrens entsprechend auf die Vorrichtung bzw. den Antriebsstrang und das Fahrzeug und umgekehrt zutreffen bzw. anwendbar sind.
Weitere Merkmale und Vorteile von Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung mit Bezug auf die beigefügten
Zeichnungen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Im Folgenden soll die Erfindung anhand einiger Figuren näher erläutert werden, dazu zeigen:
Figur 1 eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs mit einem
Antriebsstrang und einer Vorrichtung zur Temperaturabsenkung mindestens einer Komponente, Figur 2 ein schematisch dargestelltes Ablaufdiagramm für ein Verfahren zur Temperaturabsenkung mindestens einer Komponente.
Ausführungsformen der Erfindung
Die Figur 1 zeigt eine Vorrichtung 490 zur Temperaturabsenkung mindestens einer Komponente 410.. 470, oder einer Teilkomponente davon, in einem Fahrzeug 400. Die Vorrichtung 490 ist dazu eingerichtet, Daten in Abhängigkeit von zukünftigen Fahrstrecken zu ermitteln. Hierzu ist die Vorrichtung 490 mit Sensoreinrichtungen und Datenerfassungseinrichtungen 495 verbunden. In
Abhängigkeit der Daten steuert die Vorrichtung 490 weitere Einrichtungen des Fahrzeugs an, die zu einer Absenkung der Temperatur mindestens einer der Komponenten 410.. 470 führen. Schematisch dargestellt ist die Verbindung zwischen dem Spannungswandler 420 und der Vorrichtung 490. Der
Spannungswandler 420 versorgt die Vorrichtung 490 mit einer Niederspannung als Betriebsspannung. Der Spannungswandler 420 wandelt hierzu die Spannung der Batterie 430, bevorzugt eine Hochvoltspannung einer Hochvoltbatterie von beispielsweise 300 Volt, in eine Niederspannung um, beispielsweise auf 48 Volt oder 12 Volt. Die Batterie 430 ist über eine Leistungselektronik 410,
insbesondere ein Wechselrichter, mit der elektrischen Maschine 440 verbunden.
Bevorzugt ist eine weitere, in der Figur 1 nicht dargestellte Komponente, insbesondere ein Hochsetzsteller, zwischen der Batterie 430 und der
Leistungselektronik 410 vorgesehen zur Wandlung, insbesondere zum
Hochsetzen, der Spannung der Batterie 430 in die Eingangsspannung der Leistungselektronik 410, beispielsweise von 300 Volt auf 600 oder 800 Volt. Die
Leistungselektronik 410 stellt die elektrische Energie zur Versorgung der elektrischen Maschine 440 bereit. Hierzu wandelt die Leistungselektronik 410 die Eingangsspannung der Leistungselektronik 410 in eine Wechselspannung um. Die elektrische Maschine ist über eine Kopplung 445, bevorzugt eine Kupplung, mit einem Verbrennungsmotor 450 verbindbar. An dem Verbrennungsmotor 450 ist bevorzugt zur Leistungssteigerung ein Turbolader 460 angeflanscht. Zur Abgasreinigung des Verbrennungsmotors 450 ist ein Abgasstrang vorgesehen, der eine Komponente 470 des Abgasstrangs umfasst. Mittels eines Getriebes 455, bevorzugt ein Schaltgetriebe oder ein Automatikgetriebe, sind die beiden Antriebsaggregate, der Verbrennungsmotor 450 und die elektrische Maschine 440, mit einer Abtriebswelle 484 koppelbar, welche über eine Achse 482 Räder 480 antreibt. Der Antriebsstrang 300 umfasst die Vorrichtung 490 und mindestens eine der beschriebenen Komponenten 410..470. Das Fahrzeug 400 ist hier schematisch dargestellt mit weiteren zwei Rädern 480 an einer weiteren Achse 486. Bei dem Fahrzeug 400 kann es sich jedoch auch um ein ein-, zwei- oder mehrradbetriebenes Fahrzeug zu Lande, zu Wasser oder in der Luft handeln.
Die Figur 2 zeigt einen schematischen Ablauf des Verfahrens 100 zur
Temperaturabsenkung mindestens einer Komponente 410..470 in einem
Fahrzeug 400. Mit Schritt 105 startet das Verfahren. In Schritt 110 werden zukünftige fahrstreckenabhängige Daten ermittelt. Dies kann auf vielfältige Weise erfolgen, so dass beispielsweise in Schritt 112 die zu erwartenden thermischen Verluste mindestens einer Komponente 410..470 bei der Befahrung zukünftiger Streckenabschnitte ermittelt werden, insbesondere korrelieren die zu
erwartenden thermischen Verluste mit dem zukünftig oder voraussichtlich benötigten Leistungsbedarf. Bevorzugt werden in Schritt 114 die zu erwartenden thermischen Verluste mindestens einer Komponente 410..470 bei der Befahrung einer zukünftigen Strecke in Abhängigkeit derer Steigung und Streckenlänge ermittelt. Bevorzugt werden in Schritt 116 die zu erwartenden thermischen
Verluste für einen bevorstehenden Beschleunigungsvorgang ermittelt. Bevorzugt werden in Schritt 118 die zu erwartenden thermischen Verluste bei dem zukünftigen Halt an einem Ort ermittelt. Bevorzugt werden in Schritt 122 die zu erwartenden thermischen Verluste bei der Befahrung zukünftiger
Streckenabschnitte in Abhängigkeit des Fahrerwunsches oder der
Betriebsstrategie eines automatisierten Fahrzeugs ermittelt. Neben diesen Verfahrensschritten sind auch noch weitere möglich, was durch die Punktfolge innerhalb des Schritt 110 dargestellt ist. In Schritt 130 wird die Temperatur mindestens einer Komponente 410..470 in Abhängigkeit der ermittelten Daten abgesenkt. Hierzu ist wiederum eine Vielzahl von Schritten möglich. Beispielhaft wird in Schritt 132 die Taktfrequenz einer Leistungselektronik des Fahrzeugs abgesenkt. Bevorzugt wird in Schritt 134 das Ansteuerverfahren eines
Leistungselektronik des Fahrzeugs geändert, beispielsweise ein Umschalten von der sinusförmigen Pulsweitenmodulation auf einen Blockbetrieb
(Rechteckansteuerung oder Fiat Top Betrieb). Bevorzugt wird in Schritt 135 die Schaltdynamik der Leistungselektronik geändert, beispielsweise mittels einer Änderung eines Gatevorwiderstandes eines Leistungsschalters der
Leistungselektronik. Unter Änderung der Schaltdynamik wird in diesem
Zusammenhang insbesondere die Änderung der Zeitdauer verstanden, die der Leistungsschalter benötigt, um aus dem eingeschalteten in einen
ausgeschalteten Zustand und umgekehrt zu wechseln. Bevorzugt wird in Schritt 136 der Kühlmitteldurchfluss durch einen Kühler oder durch Kühlkanäle einer Komponente erhöht. Bevorzugt wird in Schritt 138 die Lüfterdrehzahl eines Lüfters zur Kühlung einer Komponente erhöht. Bevorzugt wird in Schritt 142 die Kühlleistung einer Klimaanlage, die der Kühlung einer Komponente dient, erhöht. Bevorzugt wird in Schritt 144 ein Zusatzaggregat des Fahrzeugs abgeschaltet und weiter in Schritt 146 bevorzugt eine Übersetzung eines Getriebes des Fahrzeugs angepasst zur Absenkung der Temperatur mindestens einer
Komponente 410..470. Auch in Schritt 130 sind weitere Maßnahmen denkbar, was in der Zeichnung durch die Punktfolge im Schritt 130 dargestellt ist. Mit Schritt 150 endet das Verfahren.

Claims

Ansprüche
1. Verfahren (100) zur Temperaturabsenkung mindestens einer
Komponente (410..470) in einem Fahrzeug (400) mit den Schritten:
Ermitteln (110) von zukünftigen fahrstreckenabhängigen Daten;
Absenken (130) der Temperatur mindestens einer Komponente (410..470) in Abhängigkeit der ermittelten Daten.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
wobei das Absenken (130) der Temperatur mindestens einer Komponente
(410..470) mindestens einen der folgenden Schritte umfasst:
Absenken (132) der Taktfrequenz der Ansteuerung einer Leistungselektronik des
Fahrzeugs;
Änderung (134) des Ansteuerverfahrens einer Leistungselektronik des
Fahrzeugs;
Änderung der Schaltdynamik (135) der Leistungselektronik;
Erhöhung des Kühlmitteldurchflusses (136) durch den Kühler oder die
Kühlkanäle einer Komponente;
Erhöhung der Lüfterdrehzahl (138) zur Kühlung einer Komponente;
Erhöhung der Kühlleistung (142) einer Klimaanlage die der Kühlung einer Komponente dient;
Abschalten (144) eines Zusatzaggregates des Fahrzeugs;
Anpassung (146) einer Übersetzung eines Getriebes des Fahrzeugs.
3. Verfahren nach Anspruch 2,
wobei die Schritte (132..144) zum Absenken der Temperatur derart ausgewählt oder kombiniert werden, dass ein zuverlässiger Betrieb der Komponenten (410..470) des Fahrzeugs (400) während des Befahrens der zukünftigen Fahrstrecke gewährleistet ist und die zur Absenkung (130) der Temperatur benötigte Energie minimiert wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei das Ermitteln (110) von zukünftigen fahrstreckenabhängigen Daten mindestens einen der folgenden Schritte umfasst:
Ermittlung der zu erwartenden thermischen Verluste mindestens einer
Komponente (410..470) bei der Befahrung zukünftiger Streckenabschnitte (112); Ermittlung der zu erwartenden thermischen Verluste mindestens einer
Komponente (410..470) bei der Befahrung einer zukünftigen Strecke in
Abhängigkeit derer Steigung und Streckenlänge (114);
Ermittlung der zu erwartenden thermischen Verluste mindestens einer
Komponente (410..470) für einen bevorstehenden Beschleunigungsvorgang (116);
Ermittlung der zu erwartenden thermischen Verluste mindestens einer
Komponente (410..470) bei dem zukünftigen Halt an einem Ort (118)
Ermittlung der zu erwartenden thermischen Verluste mindestens einer
Komponente (410..470) bei der Befahrung zukünftiger Streckenabschnitte in Abhängigkeit des Fahrerwunsches oder der Betriebsstrategie eines
automatisierten Fahrzeugs (122).
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei die Komponente (410..470) zumindest eine Teilkomponente einer Leistungselektronik (410), eines Spannungswandlers (420), einer Batterie (430) einer elektrischen Maschine (440), eines Verbrennungsmotors (450) oder einer Komponente des Verbrennungsmotors (460) oder einer Komponente des Abgasstrangs (470) des Verbrennungsmotors ist.
6. Computerprogramm, das eingerichtet ist, das Verfahren (100) nach einem der Ansprüche 1-5 auszuführen.
7. Maschinenlesbares Speichermedium, auf dem das Computerprogramm nach Anspruch 6 gespeichert ist.
8. Vorrichtung (490) zur Temperaturabsenkung mindestens einer
Komponente (410..470) in einem Fahrzeug, wobei die Vorrichtung (490) dazu eingerichtet ist, Daten in Abhängigkeit von zukünftigen Fahrstrecken zu ermitteln und die Temperatur mindestens einer Komponente in Abhängigkeit der ermittelten Daten abzusenken.
9. Antriebsstrang (300) mit einer Vorrichtung (490) gemäß Anspruch 8.
10. Fahrzeug (400) mit einem Antriebsstrang (300) nach Anspruch 9.
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