CN111194277B

CN111194277B - 用于确定加热电阻器的活性层的温度的方法

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Publication number: CN111194277B
Application number: CN201880063255.9A
Authority: CN
Inventors: M.本克特; E.扎瓦茨基
Original assignee: Vitesco Technologies GmbH
Current assignee: Vitesco Technologies GmbH
Priority date: 2017-09-27
Filing date: 2018-09-26
Publication date: 2023-06-30
Anticipated expiration: 2038-09-26
Also published as: CN111194277A; US20200276901A1; WO2019063591A1; DE102017217194A1; EP3687850A1; EP3687850B1

Abstract

本发明涉及一种确定用于机动车辆的恢复系统的加热电阻器（1）的活性层（2）的温度（T₁）的方法。所述方法包括确定在第一时间（t₁）流过加热电阻器（1）的活性层（2）的电流（I₁）的瞬时值，以及确定在所述第一时间（t₁）在所述加热电阻器（1）的所述活性层（2）上存在的电压（U₁）的瞬时值。根据所述电流（I₁）的所确定的瞬时值并且根据所述电压（U₁）的所确定的瞬时值来计算电阻（R₁）的瞬时值。此外，根据所述电阻（R₁）的所计算的值来确定所述活性层（2）的温度（T₁）的瞬时值。

Description

用于确定加热电阻器的活性层的温度的方法

技术领域

本发明涉及一种确定用于机动车辆的恢复系统的加热电阻器的活性层的温度的方法，并且涉及一种用于操作恢复系统的方法。本发明此外涉及一种用于机动车辆的恢复系统的加热电阻器。本发明涉及一种具有所述加热电阻器的恢复系统，并且涉及一种具有所述恢复系统的车辆。

背景技术

已知具有加热电阻器的电动车辆。即使具有不再能够吸收能量(例如因温度条件或过高充电状态)的牵引电池，加热电阻器的技术目的仍是继续允许恢复模式。这允许车辆的较少机械制动磨损和较高整体能效。

所产生的电能特别能够经由加热电阻器转换成能够经由冷却回路耗散的热。然而，为了确保稳定操作，加热电阻器的活性层的温度不得超过某些极限值。为了能够保证此，加热电阻器的活性层通常具有集成温度传感器。另外，必须维持一定最小温度间隙，以避免因对热变量的始终缓慢测量所致的过高温度。此类过高温度可能导致不可逆转的损坏或导致加热电阻器的使用寿命的急剧减少。

如果没有温度传感器安装在活性加热层或活性加热丝中(例如出于成本原因或包装原因)，则所估计的温度和所准许的最大温度之间的间隙必须选择成甚至更大，以便避免可能的过高温度。这导致加热丝不按最佳方式使用，因为出于安全原因不能利用可能的容量。此外，由于加热电阻器上的高动态电流负载，仅可能难以预测或预计电能的吸收能力。

因此，本发明的一个目的可能是提供一种确定用于机动车辆的恢复系统的加热电阻器的活性层的温度的替代方法，其中所述方法提高测量速度和测量精度，并且允许关于仍然能够被吸收的电功率的精确预计，使得加热丝能够更接近于其最大功率操作，而不会有因过高温度发生的损坏过程。

所述目的通过本发明的主题来实现。以下描述和附图涉及有利实施例。

发明内容

根据本发明，提出测量在第一时间t₁在加热电阻器的活性层上存在的电压U₁和流过活性层的电流I₁。基于所测量的电压U₁和所测量的电流I₁，根据欧姆定律(R₁＝U₁/I₁)来确定第一时间的电阻R₁。由于欧姆电阻是温度相关的，因此特别可以使用存储在功率电子器件中的值来比较在第一时间t₁在活性层中存在的平均温度T₁。因此，提出根据所确定的电阻R₁来确定在第一时间t₁活性层的第一温度T₁。可以连续重复所述方法步骤，使得能够连续确定活性层的温度T。

因此，本发明使得可以省去温度传感器(其具有热惯性的缺点)。凭借可以特别经由功率电子器件提供的组合电流和电压测量，可以提高测量速度和测量精度。此外，可以作出关于仍然能够被吸收的电功率的精确预计。因此，加热电阻器能够更接近于其最大功率来操作，而不会有因过高温度所致的损坏过程的风险。

在此意义上，根据本发明的第一方面，提供一种确定用于机动车辆的恢复系统的加热电阻器的活性层的温度的方法。根据所述方法，确定流过加热电阻器的活性层的电流的瞬时值。此确定(特定来说测量)在第一时间发生。此外，确定在加热电阻器的活性层上存在的电压的瞬时值。此确定(特定来说测量)也在第一时间发生。根据电流的所确定的瞬时值并且根据电压的所确定的瞬时值来计算电阻的瞬时值。根据电阻的所计算的值来确定活性层的温度的瞬时值。这些方法步骤可以特别通过加热电阻器的功率电子器件实施。此外，可以连续重复实施这些方法步骤，使得连续或实际上连续地确定加热电阻器的活性层的温度。因缺少热缓慢传感器和提供电流和电压测量结果所致的高测量速度的可能性允许以高度动态方式来确定活性层的温度、并且因此加热电阻器的功率吸收能力。

在“制动操作策略”的上下文中，如上所述，有利地是，确定电阻和温度，并且根据其得出仍然能够由加热电阻器吸收的制动能量。如果在此情况下预测或预计制动将发生比加热电阻器的热吸收能力允许的时间更长的时间，则在预测时可能已经激活摩擦制动器。特别地，可以根据一方面加热电阻器的活性层的热吸收能力与另一方面期望产生的制动能量的比来确定待设定的摩擦制动力与恢复制动力的比。

在此意义上，根据另外的实施例，所述方法此外特别包括以下步骤：

-基于活性层的温度的所确定的瞬时值来确定活性层的将来的热吸收能力。

一个扩展是一种用于操作恢复系统的方法，其具有如下额外步骤：

-预测预期的制动时间，

-基于所预测的预期制动时间来确定待由加热电阻器吸收的热能的量，

-如果待由加热电阻器吸收的所确定的热能超过活性层的所确定的热吸收能力，则激活所述恢复系统的摩擦制动器。

确定活性层的温度的瞬时值可以此外包括以下步骤：

-将各自包括电阻的值和温度的值的若干对值存储在数据库中，

-确定存储在所述数据库中的电阻的最接近于活性层的电阻的所计算的瞬时值的值，以及-选择同一对值中的存储在所述数据库中的温度的相关联值作为活性层的温度的瞬时值。

所述若干对值或数据库可以特别存储在加热电阻器的功率电子器件中，并且所述功率电子器件可以被配置成实施根据此实施例另外提供的确定和选择步骤。使用若干对值实现对活性层的温度的瞬时值的确定特别简单且稳健。可替代地，例如，活性层的温度的函数可以作为活性层的电阻的函数存储在数据库中。

根据另外的实施例，规定通过加热电阻器的功率电子器件确定电流的瞬时值和电压的瞬时值。为了能够操作加热电阻器，在任何情况下都需要功率电子器件，这些功率电子器件为加热电阻器的活性层供应已调整的电流和电压。在此情况下，这些功率电子器件必须实施对所传递的电流和所施加的电压的测量以便正常运行。由于在任何情况下都测量电流和电压，因此还可以以此方式确定加热电阻器的活性层或其活性层的温度。因此，此实施例对能够省去实施电压测量和电流测量的额外的部件做出贡献，因为使用对于加热电阻器的功能在任何情况下通常都需要的功率电子器件。

此外，可以在恢复系统的电池上确定电压的瞬时值。因此可替代地，还可以在加热电阻器外部以相同电压水平确定电压测量结果。这导致加热电阻器能够非常快速地测量加热层或加热丝的活性部分中的温度、并且因此能够很好地跟踪高梯度的可能性。

如果加热电阻器不使用达相对长的周期，则可以使用小电压脉冲来确定电阻、并且因此确定温度。在此意义上，在另外的实施例中，电压脉冲在尚未使用加热电阻器的预先限定的时间周期的期满之后发射到加热电阻器。

电流温度值可以由功率电子器件处理。从而，可以输出关于当前能够经由车辆通信网络(例如CAN)吸收到动力传动系统的电功率的非常准确的值。在此意义上，根据另外的实施例，规定加热电阻器的活性层的温度的所确定的瞬时值经由车辆通信网络传输到车辆的动力传动系统。

结合由功率电子器件计算或提供的温度模型，可以关于加热电阻器的将来的电气或热吸收能力作出陈述。为此目的，所述模型必须包含热惯性和热传递。如上文所述通过电流测量和电压测量确定的加热电阻器的活性层的温度可以同样地并入到此预计模型中。

在此意义上，根据另外的实施例，所述方法包括以下步骤：

-将温度模型存储在数据库中，其中所述温度模型包括加热电阻器的热惯性和热传递，

-基于存储在所述数据库中的所述温度模型和活性层的温度的所确定的瞬时值来计算加热电阻器的将来的电气或热吸收能力。

根据本发明的第二方面，提供一种用于机动车辆的恢复系统的加热电阻器。加热电阻器包括活性层、散热器和功率电子器件，其中活性层被配置成吸收例如因为电池已经完全充满或温度条件太高而不再能够由恢复系统的电池吸收的电能。此外，散热器被布置和设计成使得冷却剂能够被引导通过散热器，并且热能够从活性层传递到散热器和冷却剂。此外，功率电子器件被配置成实施根据本发明的第一方面的方法。

根据本发明的第三方面，提供一种包括根据本发明的第二方面的加热电阻器的恢复系统。

根据本发明的第四方面，提供一种包括根据本发明的第三方面的恢复系统的车辆。车辆例如为机动车辆，例如汽车、公共汽车或卡车，或者轨道车辆、轮船、飞行器(例如直升机或飞机)，或者例如自行车。

附图说明

下文将根据示意图更详细地论述本发明的示例性实施例。在附图中：

图1示出用于机动车辆的恢复系统的根据本发明的加热电阻器的一个示例性实施例的纵向截面图解，

图2示出金属、非金属和超导体的电阻-温度曲线图；并且

图3示出用于机动车辆的恢复系统的根据本发明的加热电阻器的一个示例性实施例上的热传递的电路图。

具体实施方式

图1示出用于机动车辆的恢复系统的加热电阻器1。加热电阻器1包括活性层2、功率电子器件3、带有正极和负极的高压连接部4、至呈CAN形式的车辆通信网络的连接部5以及呈冷却通道6形式的散热器，其伸展穿过加热电阻器1的壳体7以便冷却活性层2并且具有用于冷却剂的流出连接部8和用于冷却剂的返回连接部9。

活性层2被配置成吸收例如因为电池已经完全充满或温度条件太高而不再能够由恢复系统的电池吸收的电能。冷却剂可以被引导通过冷却通道6，其中热可以从活性层2传递到冷却通道主体6和位于其中的冷却剂。

在所示的示例性实施例中，功率电子器件3可以实施组合的电流和电压测量。在此情况下，可以在第一时间t₁测量在活性层2上存在的电压U₁。此外，可以同样地在第一时间t₁测量流过活性层2的电流I₁。可替代地，可以在恢复系统的电池(未示出)上确定电压U₁的瞬时值。

基于所测量的电压U₁和所测量的电流I₁，能够根据欧姆定律(R₁＝U₁/I₁)来确定第一时间的电阻R₁。由于欧姆电阻是温度相关的(参见图2)，因此可以使用存储在功率电子器件中的值(特别是若干对值或公式)来比较在第一时间t₁在活性层中存在的平均温度T₁。加热电阻器1的活性层2的温度T₁的所确定的瞬时值可以经由CAN传输到车辆的动力传动系统(未示出)。

举例来说，功率电子器件3可以具有存储单元，多对值在其上存储在数据库中。单独对的值各自包括电阻值R_i和温度值T_i。功率电子器件3可以将所确定的电阻值R₁与所述若干对值的电阻值进行比较。举例来说，一对值x中的电阻值R_x可以最接近于所确定的电阻值R₁。如果功率电子器件3确定此，则其可以选择所述对值x中的相关联的温度值T_X作为活性层2的温度T₁的瞬时值。可替代地，温度T的函数也可以作为电阻R的函数存储在数据库中(参考图2)，其中功率电子器件3可以被配置成根据所确定的瞬时电阻值R₁在时间t₁来确定加热电阻器1的活性层2的对应瞬时温度值T₁。

在预测性制动策略的意义上，功率电子器件3可以被配置成根据所确定的温度T₁得出仍然能够由加热电阻器1吸收的制动能量。如果在此情况下预测或预计制动将发生比加热电阻器1的热吸收能力允许的时间更长的时间，则在预测时可能已经激活恢复系统的摩擦制动器(未示出)。特别地，可以根据一方面加热电阻器1的活性层2的热吸收能力与另一方面期望产生的制动能量的比来确定待设定的摩擦制动力与恢复制动力的比。

如果加热电阻器1不使用达相对长周期，则可以使用小电压脉冲来确定电阻R、并且因此确定温度T。

结合由功率电子器件3计算或提供的温度模型，可以关于加热电阻器1的将来的电气或热吸收能力作出陈述。为此目的，所述模型必须包含热惯性和热传递。如上文所述通过电流测量和电压测量确定的加热电阻器1的活性层2的温度T₁可以同样地并入到此预计模型中。

在这方面，图3示出带有例如由加热电阻器1的活性层2中的电流或电压引起的热源11的示例性温度模型。在此情况下，具有活性层2的加热丝或加热表面形成第一热载体12。第一热传递13从第一热载体12到冷却通道6的主体发生，冷却通道6形成第二热载体14。第二热传递15从第二热载体14到冷却剂发生，所述冷却剂被引导通过冷却通道6并且形成第三热载体16。冷却通道6或从而形成的冷却回路形成散热器17。三个热载体12、14和16形成加热电阻器1的热惯性。

Claims

1.一种确定用于机动车辆的恢复系统的加热电阻器(1)的活性层(2)的温度(T₁)的方法，所述方法包括如下步骤：

-确定在第一时间(t₁)流过加热电阻器(1)的活性层(2)的电流(I₁)的瞬时值，

-确定在所述第一时间(t₁)在所述加热电阻器(1)的所述活性层(2)上存在的电压(U₁)的瞬时值，

-根据所述电流(I₁)的所确定的瞬时值并且根据所述电压(U₁)的所确定的瞬时值来计算电阻(R₁)的瞬时值；以及

-根据所述电阻(R₁)的所计算的值来确定所述活性层(2)的温度(T₁)的瞬时值，

-基于所述活性层(2)的所述温度(T₁)的所确定的瞬时值来确定所述活性层(2)的将来的热吸收能力。

2.一种用于操作具有加热电阻器(1)的机动车辆的恢复系统的方法，其具有如下步骤：

-通过根据权利要求1所述的步骤来确定用于所述恢复系统的所述加热电阻器(1)的活性层(2)的温度(T₁)，

-基于所述活性层(2)的所述温度(T₁)的所确定的瞬时值来确定所述活性层(2)的将来的热吸收能力，

-预测预期制动时间，

-基于所预测的预期制动时间来确定待由所述加热电阻器(1)吸收的热能的量，

-如果待由所述加热电阻器(1)吸收的所确定的热能超过所述活性层(2)的所确定的热吸收能力，则激活所述恢复系统的摩擦制动器。

3.根据权利要求2所述的用于操作恢复系统的方法，其具有如下进一步的步骤：

-根据一方面所述加热电阻器(1)的所述活性层(2)的所确定的热吸收能力与另一方面期望产生的制动能量的比来确定待设定的摩擦制动力与恢复制动力的比。

4.根据权利要求2或3所述的方法，其中，确定所述活性层(2)的所述温度(T₁)的所述瞬时值包括以下步骤：

-将各自包括电阻(R_i)的值和温度(T_i)的值的若干对值存储在数据库中，

-确定存储在所述数据库中的电阻(R_x)的最接近于所述活性层(2)的所述电阻(R₁)的所计算的瞬时值的值，以及

-选择同一对值中的存储在所述数据库中的温度(T_x)的相关联的值作为所述活性层的所述温度(T₁)的所述瞬时值。

5.根据权利要求2或3所述的方法，其中，通过所述加热电阻器(1)的功率电子器件(3)来确定所述电流(I₁)的所述瞬时值和所述电压(U₁)的所述瞬时值。

6.根据权利要求2或3所述的方法，其中，在所述恢复系统的电池上确定所述电压(U₁)的所述瞬时值。

7.根据权利要求2或3所述的方法，其中，电压脉冲在尚未使用所述加热电阻器(1)的预先限定的时间周期期满之后发射到所述加热电阻器(1)。

8.根据权利要求2或3所述的方法，其中，所述加热电阻器(1)的所述活性层(2)的所述温度(T₁)的所确定的瞬时值经由车辆通信网络(CAN)传输到所述车辆的动力传动系统。

9.根据权利要求2或3所述的方法，其还包括：

-将温度模型存储在数据库中，其中，所述温度模型包括所述加热电阻器(1)的热惯性(12、14、16)和热传递(13、15)，

-基于存储在所述数据库中的所述温度模型和所述活性层(2)的所述温度(T₁)的所确定的瞬时值来计算所述加热电阻器(1)的将来的电气或热吸收能力。

10.一种用于机动车辆的恢复系统的加热电阻器(1)，所述加热电阻器(1)包括：

-活性层(2)，

-散热器(6)，

-以及功率电子器件(3)，

其中

-所述活性层(2)被配置成吸收不再能够由所述恢复系统的电池吸收的电能，

-所述散热器(6)被布置和设计成使得冷却剂能够被引导通过所述散热器(6)，并且热能够从所述活性层传递到所述散热器(6)和所述冷却剂，并且

-所述功率电子器件(3)被配置成实施根据前述权利要求中的任一项所述的方法。

11.一种恢复系统，其包括根据权利要求10所述的加热电阻器(1)。

12.一种车辆，其包括根据权利要求11所述的恢复系统。