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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Überprüfen wenigstens eines Temperatursensors einer Hochvolt-Batterie sowie einen Antriebsstrang mit einer solchen Hochvolt-Batterie.
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Aus dem allgemeinen Stand der Technik und insbesondere aus dem Serienfahrzeugbau sind Kraftfahrzeuge mit Antriebssträngen hinlänglich bekannt, wobei der jeweilige Antriebsstrang wenigstens eine elektrische Maschine zum Antreiben des jeweiligen Kraftfahrzeugs umfasst. Dabei ist die elektrische Maschine in einem Motorbetrieb und somit als Elektromotor zum Antreiben des Kraftfahrzeugs betreibbar. Das Kraftfahrzeug ist dabei beispielsweise als Hybrid- oder als Elektrofahrzeug ausgebildet und wird üblicherweise auch als BEV (Battery Electric Vehicle - batterieelektrisches Fahrzeug) oder als PHEV (Plug-In Hybrid Electric Vehicle - Plug-In hybridelektrisches Fahrzeug) bezeichnet. Dabei umfasst der Antriebsstrang wenigstens eine Hochvolt-Batterie, welche auch als HV-Batterie bezeichnet wird. Die Hochvolt-Batterie ist ein Energiespeicher, insbesondere ein elektrochemischer Energiespeicher, mittels beziehungsweise in welchem elektrischer Strom beziehungsweise elektrische Energie gespeichert werden kann. Dabei ist die elektrische Maschine mit der in der Hochvolt-Batterie gespeicherten elektrischen Energie versorgbar, wodurch die elektrische Maschine in dem Motorbetrieb betrieben werden kann. Dabei wird die Hochvolt-Batterie auch als Traktionsbatterie bezeichnet, wobei die elektrische Maschine auch als Traktionsmaschine bezeichnet wird.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und einen Antriebsstrang zu schaffen, mittels welchen ein besonders vorteilhafter Betrieb eines Kraftfahrzeugs realisierbar ist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch einen Antriebsstrang mit den Merkmalen des Patentanspruchs 6 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Überprüfen wenigstens eines Temperatursensors einer Hochvolt-Batterie für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für einen Kraftwagen wie beispielsweise einen Personenkraftwagen. Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst einen ersten Schritt, bei welchem, insbesondere mittels eines Spannungssensors, wenigstens eine elektrische Spannung der Hochvolt-Batterie erfasst wird. Bei dieser elektrischen Spannung der Hochvolt-Batterie handelt es sich beispielsweise um eine elektrische Spannung eines Batteriemoduls oder aber einer Batteriezelle der Hochvolt-Batterie, so dass die elektrische Spannung von der Hochvolt-Batterie, insbesondere von dem Batteriemodul beziehungsweise von der Batteriezelle, bereitgestellt wird.
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Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst ferner einen zweiten Schritt, bei welchem, insbesondere mittels eines Stromsensors, wenigstens ein elektrischer Strom der Hochvolt-Batterie erfasst wird. Darunter ist zu verstehen, dass der elektrische Strom an wenigstens einer Stelle der Hochvolt-Batterie strömt beziehungsweise mittels der Hochvolt-Batterie bereitgestellt oder bewirkt wird.
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Bei einem dritten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens wird, insbesondere mittels einer elektronischen Recheneinrichtung der Hochvolt-Batterie, wenigstens eine Temperatur in Abhängigkeit von der erfassten Spannung und in Abhängigkeit von dem erfassten Strom berechnet. Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst ferner einen vierten Schritt, bei welchem der Temperatursensor in Abhängigkeit von der berechneten Temperatur überprüft beziehungsweise plausibilisiert wird. Durch dieses Überprüfen beziehungsweise Plausibilisieren des Temperatursensors ist es beispielsweise möglich, zu ermitteln, ob eine von dem Temperatursensor erfasste beziehungsweise eine durch ein von dem Temperatursensor bereitgestelltes, insbesondere elektrisches, Signal charakterisierte Temperatur der Hochvolt-Batterie plausibel ist oder nicht, so dass in Abhängigkeit von der Überprüfung des Temperatursensors entschieden werden kann, ob die von dem Temperatursensor erfasste Temperatur eine tatsächlich herrschende Temperatur der Hochvolt-Batterie ist, so dass der Temperatursensor als funktionstüchtig eingeschätzt werden kann, oder ob der Temperatursensor beispielsweise fehlerhaft beziehungsweise ausgefallen und somit nicht funktionstüchtig ist.
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Der Erfindung liegt dabei die Erkenntnis zugrunde, dass in einer Hochvolt-Batterie ein Temperatursensor zum Einsatz kommt, um wenigstens eine Temperatur der Hochvolt-Batterie zu erfassen, da diese Temperatur der Hochvolt-Batterie ein zur Realisierung eines besonders sicheren Betriebs des Kraftfahrzeugs wichtiges beziehungsweise kritisches und somit sicherheitsrelevantes Merkmal sein kann. Beispielsweise kann die Hochvolt-Batterie, insbesondere das Kraftfahrzeug insgesamt, in Abhängigkeit von der mittels des Temperatursensors erfassten Temperatur betrieben werden, insbesondere derart, dass unerwünschte Zustände wie beispielsweise eine Überhitzung der Batterie vermieden werden können.
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Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es nun auf besonders einfache und aussagekräftige Weise möglich, den Temperatursensor, insbesondere dessen Funktion hinsichtlich der Erfassung der Temperatur der Hochvolt-Batterie, zu überprüfen, so dass beispielsweise Fehlfunktionen oder ein Ausfall des Temperatursensors sicher identifiziert werden können beziehungsweise kann. In der Folge kann beispielsweise darauf entschieden werden, ob es günstig ist, die Hochvolt-Batterie beziehungsweise das Kraftfahrzeug weiterhin in Abhängigkeit von dem von dem Sensor bereitgestellten Signal zu betreiben oder eine demgegenüber unterschiedliche Betriebsstrategie zu wählen.
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Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung umfasst das Überprüfen beziehungsweise Plausibilisieren des Temperatursensors, dass die berechnete Temperatur mit der von dem Temperatursensor erfassten und durch das genannte Signal, welches von dem Temperatursensor bereitgestellt wird, charakterisierten Temperatur verglichen wird. Die berechnete Temperatur ist beispielsweise eine Temperatur, die von dem Temperatursensor eigentlich erfasst und durch das von dem Temperatursensor bereitgestellte Signal charakterisiert werden müsste. Ergibt beispielsweise der Vergleich, dass die durch das Signal charakterisierte Temperatur übermäßig von der berechneten Temperatur abweicht, so kann dadurch auf eine Fehlfunktion beziehungsweise auf einen Ausfall des Temperatursensors rückgeschlossen werden. Ferner kann dann beispielsweise auch darauf rückgeschlossen werden, dass es nicht mehr sinnvoll ist, die Hochvolt-Batterie beziehungsweise das Kraftfahrzeug auf Basis der von dem Temperatursensor erfassten Temperatur beziehungsweise auf Basis des von dem Temperatursensors bereitgestellten Signals zu betreiben.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Hochvolt-Batterie wenigstens eine eine erste elektrische Spannung bereitstellende erste Batteriezelle und wenigstens eine eine zweite elektrische Spannung bereitstellende zweite Batteriezelle. Mit anderen Worten umfasst die Hochvolt-Batterie eine Mehrzahl von Batteriezellen, welche jeweilige elektrische Spannungen bereitstellen. Die Batteriezellen sind beispielsweise elektrisch miteinander verbunden und somit Bestandteile eines Batteriemoduls der Hochvolt-Batterie, welche mehrere Batteriemodule umfassen kann.
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Dabei ist es vorgesehen, dass die zweite Batteriezelle näher als die erste Batteriezelle an dem Temperatursensor angeordnet ist. Um dabei die Temperatur der Hochvolt-Batterie besonders präzise und aussagekräftig berechnen zu können, wird die zweite elektrische Spannung als die elektrische Spannung erfasst, anhand derer die Temperatur berechnet wird, wobei beispielsweise ein in Abhängigkeit von der ersten elektrischen Spannung erfolgendes Berechnen der Temperatur unterbleibt. Mit anderen Worten wird die Temperatur in Abhängigkeit von der zweiten elektrischen Spannung und nicht etwa in Abhängigkeit von der ersten elektrischen Spannung berechnet. Dieser Ausführungsform liegt die Erkenntnis zugrunde, dass eine im Bereich der jeweiligen Batteriezelle herrschende Temperatur und die von dieser Batteriezelle bereitgestellte elektrische Spannung voneinander abhängen beziehungsweise sich gegenseitig beeinflussen können. Da nun beispielsweise der Temperatursensor näher an der zweiten Batteriezelle als an der ersten Batteriezelle angeordnet ist, charakterisiert die zweite elektrische Spannung eine im Bereich des Temperatursensors herrschende Temperatur der Hochvolt-Batterie besser beziehungsweise präziser als die erste elektrische Spannung, so dass durch die Verwendung der zweiten elektrischen Spannung zum Berechnen der Temperatur diese besonders präzise und aussagekräftig berechnet werden kann.
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Die von dem Temperatursensor erfasste beziehungsweise durch das von dem Temperatursensor bereitgestellte Signal charakterisierte Temperatur müsste, gegebenenfalls bis auf nur geringe Abweichungen, der berechneten Temperatur entsprechen, da der Temperatursensor die im Bereich der zweiten Batteriezelle herrschende Temperatur bei entsprechender Funktionstüchtigkeit des Temperatursensors messen müsste, und die Temperatur in Abhängigkeit von der elektrischen Spannung berechnet wird, die von der Batteriezelle bereitgestellt wird, die im Bereich des Temperatursensors angeordnet ist. Weicht nun beispielsweise die durch das von dem Temperatursensor bereitgestellte Signal charakterisierte Temperatur übermäßig von der berechneten Temperatur ab, so kann auf eine Fehlfunktion beziehungsweise auf einen Ausfall des Temperatursensors rückgeschlossen werden.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird mittels eines ersten Modells, insbesondere mittels einer thermischen Systembeschreibung der Hochvolt-Batterie, eine Verlustleistung in Abhängigkeit von der erfassten elektrischen Spannung und in Abhängigkeit von dem erfassten elektrischen Strom berechnet. Ferner wird die Temperatur mittels eines zweiten Modells, insbesondere mittels einer thermischen Systembeschreibung, in Abhängigkeit von der berechneten Verlustleistung berechnet. Diese Ausführungsform nutzt zum einen den Zusammenhang zwischen Verlustleistung, elektrischer Spannung und elektrischem Strom. Zum anderen nutzt diese Ausführungsform den Zusammenhang zwischen Verlustleistung und Temperatur, da beispielsweise eine hohe Verlustleistung zu einer hohen Temperatur führt. Es können weitere Eingangsgrößen zur Berechnung der Verlustleistung und der Temperatur berücksichtigt werden, jedoch stellen die erfasste elektrische Spannung und der erfasste Strom wichtige Eingangsgrößen dar, anhand derer die Verlustleistung und schließlich die Temperatur berechnet werden können.
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Eine weitere Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass in Abhängigkeit von dem Überprüfen des Temperatursensors die berechnete Temperatur anstelle der von dem Temperatursensor erfassten Temperatur beziehungsweise anstelle des von dem Temperatursensor bereitgestellten Signals verwendet wird, um die Hochvolt-Batterie und/oder das Kraftfahrzeug zu betreiben.
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Der Temperatursensor dient beispielsweise der Überwachung der Temperatur wenigstens einer der Batteriezellen der Hochvolt-Batterie, wobei der Temperatursensor auch als Thermosensor bezeichnet wird. Derartige Thermosensoren unterliegen üblicherweise bauteiltypischen Genauigkeitsstreuungen und Ausfallraten, so dass solche Thermosensoren eine Verfügbarkeit von weniger als 100% aufweisen. Üblicherweise wird die Hochvolt-Batterie beziehungsweise das Kraftfahrzeug derart betrieben: Weist ein solcher Thermosensor eine nur unzureichende Funktionsfähigkeit auf, da der Thermosensor beispielsweise stark zu driften beginnt oder ausfällt, so wird auf einer insbesondere softwaretechnischen Ebene ein Fehler der höchsten Kategorie gesetzt, da es sich bei einem solchen Thermosensor um ein sicherheitsrelevantes Bauteil handelt. Durch das Setzen des Fehlers wird ein sicherer Zustand des Kraftfahrzeugs herbeigeführt, um unerwünschte, aus der mangelnden Funktionstüchtigkeit des Sensors resultierende Effekte zu vermeiden. Beispielsweise wird dann, wenn ein solcher Fehler gesetzt wird, eine mittels der Hochvolt-Batterie bewirkbare Versorgung des Kraftfahrzeugs mit Hochvolt beendet beziehungsweise abgeschaltet, und das Kraftfahrzeug muss zu einer Werkstatt bewegt werden.
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Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens ist nun möglich, zu überprüfen, ob die mangelnde Funktionsfähigkeit des Temperatursensors beziehungsweise dessen Ausfall tatsächlich sicherheitsrelevant ist oder nicht. So kann beispielsweise auf Basis der berechneten Temperatur nicht nur diagnostiziert werden, ob der Temperatursensor beschädigt beziehungsweise ausgefallen ist, sondern es kann auch ermittelt werden, ob der etwaige Ausfall beziehungsweise die etwaige Fehlfunktion des Temperatursensors zu einem unerwünschten, insbesondere sicherheitsrelevanten Zustand führt, oder aus einem solchen unerwünschten Zustand, insbesondere der Hochvolt-Batterie, resultiert. Wird beispielsweise auf Basis der berechneten Temperatur erfasst, dass die Hochvolt-Batterie - gegebenenfalls trotz der Beschädigung beziehungsweise des Ausfalls des Temperatursensors - einen gewünschten Betriebszustand und insbesondere einen unkritischen Betriebszustand aufweist, so kann ein gewünschter Betrieb des Kraftfahrzeugs, insbesondere eine Versorgung mit Hochvolt, aufrechterhalten beziehungsweise beibehalten werden, wobei gleichzeitig ein besonders sicherer Betrieb des Kraftfahrzeugs gewährleistet werden kann. Wird dann beispielsweise anhand der berechneten Temperatur, insbesondere auf Basis ungünstiger Werte der berechneten Temperatur, erfasst, dass es zu einem unerwünschten Zustand der Hochvolt-Batterie und somit des Kraftfahrzeugs insgesamt kommt, so werden dann entsprechende Maßnahmen wie beispielsweise das Deaktivieren der Hochvolt-Versorgung und das Aufsuchen einer Werkstatt eingeleitet.
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Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es somit, trotz des etwaigen Ausfalls des Temperatursensors und eines zugehörigen sicherheitsrelevanten Sensorpfads, den Hochvolt-Speicher weiterhin zu nutzen, so dass im Vergleich zu herkömmlichen Kraftfahrzeugen eine Verfügbarkeitserhöhung der Hochvolt-Batterie realisierbar ist. Diese Verfügbarkeitserhöhung wird mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens durch Nutzung benachbarter physikalischer Effekte genutzt, da vorzugsweise die elektrische Spannung der nahe am gegebenenfalls ausgefallenen Temperatursensor angeordneten Batteriezelle verwendet wird, um die Temperatur zu berechnen. Das erfindungsgemäße Verfahren nutzt dabei, dass sich der Innenwiderstand eines Bauteils, insbesondere der Batteriezelle, über seinen beziehungsweise ihren Spannungsabfall und einen bestimmten elektrischen Strom bestimmen lässt. Dabei können sowohl die jeweilige Gesamtspannung des Hochvolt-Speichers und der jeweiligen Batteriezelle beziehungsweise des jeweiligen Batteriemoduls als auch der elektrische Strom in der Hochvolt-Batterie gemessen werden. Ferner können sich online-kalibrierende elektrische Zellmodelle und Messabgleiche zum Einsatz kommen, um einzelne Modellspannungen mit tatsächlichen Spannungen der Batteriezellen vergleichen zu können. Das Verfahren macht sich dabei insbesondere folgende physikalische Sachverhalte und Informationen zu Nutze:
- - PT1-Verhalten von Temperaturen sowie stetige, nicht hoch-dynamische Verläufe in einem Normaltemperaturverlauf
- - möglichst synchrone Erfassung der elektrischen Spannung und des elektrischen Stroms von wenigstens einer Batteriezelle, welche nahe an dem zu überprüfenden beziehungsweise zu plausibilisierenden Temperatursensor angeordnet ist
- - eine thermische Modellstruktur, die örtlich exakt auch den Temperatursensor abbildet.
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Mittels eines thermischen Modells, beispielsweise mittels der zuvor genannten thermischen Systembeschreibung, kann nun die Temperatur berechnet werden, insbesondere mit der von dem Temperatursensor erfassten Temperatur als Stützwert, wodurch beispielsweise der elektrische Innenwiderstand plausibilisiert werden kann. Das thermische Modell wird beispielsweise mit der gemessenen elektrischen Spannung und dem gemessenen elektrischen Strom genutzt, um die von dem Temperatursensor erfasste Temperatur, welche auch als Sensorwert bezeichnet wird, abzuschätzen und zu plausibilisieren. Beispielsweise wird ein elektrisches Modell, das heißt die zuvor genannte elektrische Systembeschreibung genutzt, um mit der zuvor berechneten Temperatur als Referenztemperatur auf Basis der erfassten elektrischen Spannung zu plausibilisieren. Durch entsprechende Vorwärts- und Rückwärtsrechnungen kann somit beispielsweise nicht nur der Temperatursensor plausibilisiert werden, sondern es können auch die Systembeschreibung beziehungsweise die Modelle plausibilisiert werden, mittels welchen die Temperatur berechnet wird. Dadurch kann eine besonders hohe Verfügbarkeit der als Hochvolt-Speicher ausgebildeten Hochvolt-Batterie realisiert werden, insbesondere auch bei Ausfall eines zwar sicherheitsrelevanten, jedoch nicht unbedingt kostenintensiven und unersetzbaren Bauteils in Form des Temperatursensors.
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Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft einen Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für einen Kraftwagen wie beispielsweise einen Personenkraftwagen. Der Antriebsstrang umfasst wenigstens eine elektrische Maschine, mittels welcher das Kraftfahrzeug, insbesondere rein elektrisch, antreibbar ist. Somit ist das Kraftfahrzeug beispielsweise als Hybrid- oder Elektrofahrzeug ausgebildet. Der Antriebsstrang umfasst ferner wenigstens eine Hochvolt-Batterie (HV-Batterie) zum Speichern von elektrischer Energie beziehungsweise elektrischem Strom. Die Hochvolt-Batterie ist ein Energiespeicher, insbesondere ein elektrochemischer Energiespeicher, mittels beziehungsweise in welchem elektrische Energie gespeichert werden kann. Dabei ist die elektrische Maschine mit der in der Hochvolt-Batterie gespeicherten elektrischen Energie versorgbar, um die elektrische Maschine dadurch beispielsweise in einem Motorbetrieb und somit als Elektromotor zum Antreiben des Kraftfahrzeugs zu betreiben.
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Der Antriebsstrang umfasst ferner wenigstens einen Temperatursensor, mittels welchem wenigstens eine Temperatur der Hochvolt-Batterie erfassbar ist. Des Weiteren weist der Antriebsstrang wenigstens einen Spannungssensor zum Erfassen wenigstens einer elektrischen Spannung der Hochvolt-Batterie und wenigstens einen Stromsensor zum Erfassen eines elektrischen Stroms der Hochvolt-Batterie auf. Außerdem umfasst der Antriebsstrang wenigstens eine elektronischen Recheneinrichtung, welche auch als Steuergerät bezeichnet wird und dazu ausgebildet ist, in Abhängigkeit von der erfassten Spannung und in Abhängigkeit von dem erfassten Strom wenigstens eine Temperatur zu berechnen und in Abhängigkeit von der berechneten Temperatur den Temperatursensor zu überprüfen. Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des ersten Aspekts der Erfindung sind als Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des zweiten Aspekts der Erfindung anzusehen und umgekehrt.
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Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels mit der zugehörigen Zeichnung. Dabei zeigt die einzige Fig. eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Antriebsstrangs für ein Kraftfahrzeug.
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Die einzige Fig. zeigt in einer schematischen Darstellung einen im Ganzen mit 1 bezeichneten Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug, insbesondere einen Kraftwagen wie beispielsweise einen Personenkraftwagen. Der Antriebsstrang 1 umfasst zwei in Fahrzeuglängsrichtung hintereinander angeordnete Achsen 2 und 3, wobei die Achse 2 als Vorderachse und die Achse 3 als Hinterachse ausgebildet ist. Die jeweilige Achse 2 beziehungsweise 3 umfasst wenigstens zwei in Fahrzeugquerrichtung voneinander beabstandete Räder 4 und 5 beziehungsweise 6 und 7, welche beispielsweise bei einer Fahrt des Kraftfahrzeugs auf einer Fahrbahn abrollen.
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Der Antriebsstrang 1 umfasst ferner wenigstens eine elektrische Maschine 8, mittels welcher das Kraftfahrzeug antreibbar ist. Bei dem in der Fig. veranschaulichten Ausführungsbeispiel ist die elektrische Maschine 8 der Achse 3 und somit den Rädern 6 und 7 zugeordnet, so dass die Räder 6 und 7 mittels der elektrischen Maschine 8 antreibbar sind. Die elektrische Maschine 8 ist beispielsweise in einem Motorbetrieb und somit als Elektromotor betreibbar, mittels welchem die Räder 6 und 7 und somit das Kraftfahrzeug insgesamt antreibbar sind.
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Der Antriebsstrang 1 umfasst ferner wenigstens eine Hochvolt-Batterie 9, mittels beziehungsweise in welcher elektrische Energie beziehungsweise elektrischer Strom gespeichert werden kann. Die Hochvolt-Batterie 9 wird auch als Energiespeicher, insbesondere als Hochvolt-Energiespeicher oder HV-Energiespeicher, bezeichnet und ist beispielsweise als elektrochemischer Energiespeicher ausgebildet. Die elektrische Maschine 8 kann mit der in der Hochvolt-Batterie 9 gespeicherten elektrischen Energie versorgt werden, um dadurch die elektrische Maschine 8 in dem Motorbetrieb zu betreiben.
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Die Hochvolt-Batterie 9 umfasst wenigstens ein Gehäuse 10, durch welches ein Aufnahmeraum 11 gebildet beziehungsweise begrenzt ist. In dem Aufnahmeraum 11 sind mehrere Batteriezellen 12 der Hochvolt-Batterie 9 angeordnet. Die Batteriezellen 12 sind elektrisch miteinander verbunden und bilden beispielsweise ein Batteriemodul 13. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Hochvolt-Batterie 9 eine Mehrzahl von Batteriemodulen umfasst, welche jeweils eine Mehrzahl von elektrisch miteinander verbundenen Batteriezellen umfassen. Die Batteriemodule sind elektrisch miteinander verbunden, so dass die Hochvolt-Batterie 9 eine besonders hohe elektrische Spannung, insbesondere eine besonders hohe elektrische Betriebsspannung, bereitstellen kann. Die von der Hochvolt-Batterie 9 bereitstellbare elektrische Spannung beträgt vorzugsweise mehrere 100 Volt, um dadurch besonders hohe elektrische Leistungen zum elektrischen Antreiben des Kraftfahrzeugs realisieren zu können. Wie in der Fig. durch eine gestrichelte Linie 14 veranschaulicht ist, ist die Hochvolt-Batterie 9 elektrisch mit der elektrischen Maschine 8 verbunden, um dadurch die in der Hochvolt-Batterie 9 gespeicherte elektrische Energie an die elektrische Maschine 8 übertragen zu können.
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Um nun einen besonders vorteilhaften Betrieb des Antriebsstrangs 1 und somit des Kraftfahrzeugs insgesamt realisieren zu können, umfasst der Antriebsstrang 1 wenigstens einen Temperatursensor 15, mittels welchem wenigstens eine Temperatur der Hochvolt-Batterie 9, insbesondere in dem Gehäuse 10, erfassbar ist. Außerdem umfasst der Antriebsstrang 1 wenigstens einen Spannungssensor 16 zum Erfassen wenigstens einer elektrischen Spannung (U) der Hochvolt-Batterie 9. Außerdem umfasst der Antriebsstrang 1 wenigstens einen Stromsensor 17, mittels welchem wenigstens ein elektrischer Strom (I) der Hochvolt-Batterie 9 erfasst werden kann. Von den Batteriezellen 12 ist eine erste der Batteriezellen 12 mit 18 bezeichnet, und eine zweite der Batteriezellen 12 ist mit 19 bezeichnet. Dabei ist aus der Fig. erkennbar, dass die zweite Batteriezelle 19 näher an dem Temperatursensor 15 angeordnet ist als die erste Batteriezelle 18.
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Beispielsweise wird der Temperatursensor 15 genutzt, um eine im Innern zumindest einer der Batteriezellen 12, insbesondere der Batteriezelle 19, herrschende Temperatur zu ermitteln. Da jedoch der Temperatursensor 15 nicht im Innern der wenigstens einen Batteriezelle 12 angeordnet werden kann, wird mittels des Temperatursensors 15 beispielsweise eine in der Umgebung der wenigstens einen Batteriezelle herrschende Temperatur erfasst. Auf Basis der von dem Temperatursensor 15 erfassten Temperatur wird beispielsweise eine im Innern der wenigstens Batteriezelle herrschende Temperatur berechnet. Hierzu ist beispielsweise eine elektronische Recheneinrichtung 20 vorgesehen, welche auch als Steuergerät bezeichnet wird. Beispielsweise ist das Steuergerät Bestandteil der Hochvolt-Batterie 9. Der Temperatursensor 15 stellt beispielsweise wenigstens ein Signal bereit, welches die mittels des Temperatursensors 15 erfasste Temperatur charakterisiert. Beispielsweise ist das Signal ein elektrisches Signal. Das Signal wird an das Steuergerät übermittelt und von dem Steuergerät empfangen. Mittels des Steuergeräts wird beispielsweise in Abhängigkeit von dem Signal die im Innern der wenigstens einen Batteriezelle herrschende Temperatur berechnet.
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Insbesondere ist es möglich, die Hochvolt-Batterie 9 beziehungsweise den Antriebsstrang 1 und damit beispielsweise das Kraftfahrzeug insgesamt in Abhängigkeit von der im Innern der wenigstens einen Batteriezelle herrschenden Temperatur und somit in Abhängigkeit von der mittels des Temperatursensors 15 erfassten Temperatur beziehungsweise in Abhängigkeit von dem von dem Temperatursensor 15 bereitgestellten Signal zu betreiben. Dadurch kann beispielsweise die Hochvolt-Batterie 9 beziehungsweise der Antriebsstrang 1 derart betrieben werden, dass übermäßig hohe Werte der mittels des Temperatursensors 15 erfassbaren beziehungsweise erfassten Temperatur unterbleiben.
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Bei herkömmlichen Antriebssträngen 1 ist es vorgesehen, die mittels der Hochvolt-Batterie 9 bewirkte beziehungsweise bewirkbare Versorgung der elektrischen Maschine 8 zu beenden beziehungsweise abzuschalten, wenn der Temperatursensor 15 ausfällt beziehungsweise eine fehlerhafte Funktion aufweist. Dies kann jedoch zu einer nur unzureichenden Verfügbarkeit der Hochvolt-Batterie 9 führen.
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Im Folgenden wird ein Verfahren beschrieben, mittels welchem ein besonders vorteilhafter Betrieb des Antriebsstrangs 1 und insbesondere eine besonders hohe Verfügbarkeit der Hochvolt-Batterie 9 gewährleistet werden können.
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Bei einem ersten Schritt des Verfahrens wird mittels des Spannungssensors 16 die genannte elektrische Spannung erfasst. Bei einem zweiten Schritt des Verfahrens wird mittels des Stromsensors 17 der genannte elektrische Strom der Hochvolt-Batterie 9 erfasst. Bei einem dritten Schritt des Verfahrens wird mittels des Steuergeräts wenigstens eine Temperatur in Abhängigkeit von der erfassten Spannung und in Abhängigkeit von dem erfassten Strom berechnet. Dadurch stellt beispielsweise der Spannungssensor 16 ein Spannungssignal bereit, welches die mittels des Spannungssensors 16 erfasste Spannung charakterisiert, an das Steuergerät übertragen und von dem Steuergerät empfangen wird. Ferner stellt beispielsweise der Stromsensor 17 ein Stromsignal bereit, welches den mittels des Stromsensors 17 erfassten elektrischen Strom charakterisiert, an das Steuergerät übertragen und von dem Steuergerät empfangen wird. Das Spannungssignal beziehungsweise das Stromsignal ist beispielsweise ein elektrisches Signal. Mittels des Steuergeräts wird der Temperatursensor 15 in Abhängigkeit von der berechneten Temperatur überprüft. Insbesondere umfasst das Überprüfen des Temperatursensors 15, dass die berechnete Temperatur mit der von dem Temperatursensor 15 erfassten und durch das von dem Temperatursensor 15 bereitgestellte Signal charakterisierten Temperatur verglichen wird. Ergibt beispielsweise der Vergleich, dass die durch das von dem Temperatursensor 15 bereitgestellte Signal charakterisierte Temperatur übermäßig von der berechneten Temperatur abweicht, so kann auf eine Fehlfunktion des Temperatursensors 15 rückgeschlossen werden.
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In der Folge ist es beispielsweise möglich, die berechnete Temperatur anstelle des von dem Temperatursensor 15 bereitgestellten Signals zu verwenden, um den Antriebsstrang 1 beziehungsweise die Hochvolt-Batterie 9 zu betreiben, sodass dann der Antriebsstrang 1 beziehungsweise die Hochvolt-Batterie 9 nicht mehr in Abhängigkeit von dem von dem Temperatursensor 15 bereitgestellten Signal, sondern in Abhängigkeit von der berechneten Temperatur betrieben wird.
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Aus der Fig. ist insbesondere erkennbar, dass die elektrische Spannung der Batteriezelle 19 und nicht etwa die elektrische Spannung der Batteriezelle 18 verwendet wird, um mittels des Steuergeräts die Temperatur zu berechnen. Der Grund dafür ist, dass die Batteriezelle 19 näher an dem Temperatursensor 15 als die Batteriezelle 18 angeordnet ist, so dass die elektrische Spannung der Batteriezelle 19 eine im Bereich des Temperatursensors 15 herrschende und von dem Temperatursensor 15 zu erfassende Temperatur besser beziehungsweise genauer charakterisiert oder beschreibt als die elektrische Spannung der Batteriezelle 18, welche weiter von dem Temperatursensor 15 entfernt ist als die Batteriezelle 19. In der Folge kann die Temperatur besonders präzise und aussagekräftig berechnet werden.
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Im Rahmen der Überprüfung des Temperatursensors 15 wird der Temperatursensor 15, insbesondere die von diesem erfasste Temperatur, plausibilisiert, so dass durch das erfindungsgemäße Verfahren eine zusätzliche Temperaturplausibilisierungs-Ebene zusätzlich zu dem verbauten Temperatursensor 15 geschaffen ist. Üblicherweise umfasst die Hochvolt-Batterie 9 mehrere Temperatursensoren, wobei nun die Temperaturplausibilisierungs-Ebene zusätzlich vorgesehen ist. Die berechnete Temperatur kann, insbesondere in Fehlerfällen, anstelle der jeweiligen erfassten Temperatur oder parallel dazu und somit als Parallelpfad genutzt, um beispielsweise unter gewissen zusätzlichen Sicherheitsprämissen eine erweiterte Verfügbarkeit der Hochvolt-Batterie 9 realisieren und somit die Hochvolt-Batterie 9 weiterhin nutzen zu können, obwohl gegebenenfalls zumindest einer der Temperatursensoren ausgefallen ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Antriebsstrang
- 2
- Achse
- 3
- Achse
- 4
- Rad
- 5
- Rad
- 6
- Rad
- 7
- Rad
- 8
- elektrische Maschine
- 9
- Hochvolt-Batterie
- 10
- Gehäuse
- 12
- Batteriezellen
- 13
- Batteriemodul
- 14
- gestrichelte Linie
- 15
- Temperatursensor
- 16
- Spannungssensor
- 17
- Stromsensor
- 18
- erste Batteriezelle
- 19
- zweite Batteriezelle
- 20
- elektronische Recheneinrichtung
