DE102020116339A1 - Verfahren zur Temperatur-Überwachung und -Steuerung bei elektrischen Kraftfahrzeug-Antriebs- und/oder -Bremseinheiten - Google Patents

Abstract

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Temperaturüberwachung und -Steuerung bei elektrischen Kraftfahrzeug-Antriebs- und/oder -Bremseinheiten zur Beaufschlagung von Stellelementen (2) wie beispielsweise Kraftfahrzeug-Türen (2), Kraftfahrzeug-Klappen, Kraftfahrzeug-Schließeinrichtungen, Kraftfahrzeug-Verriegelungen etc. Dabei wird aus Strom- und Spannungsmessungen eines Leiters (5) unter Berücksichtigung zumindest einer Materialkenngröße des Leiters (5) der temperaturabhängige Widerstand R(T) und damit die Temperatur (T) des Leiters (5) ermittelt.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Temperatur-Überwachung und - Steuerung bei elektrischen Kraftfahrzeug-Antriebs- und/oder -Bremseinheiten zur Beaufschlagung von Kraftfahrzeug-Stellelementen wie beispielsweise Kraftfahrzeug-Türen, Kraftfahrzeug-Klappen, Kraftfahrzeug-Schließeinrichtungen, Kraftfahrzeug-Verriegelungen etc.
• Elektrische Kraftfahrzeug-Antriebs- und/oder Bremseinheiten sind in vielfältiger Ausgestaltung und Arbeitsweise bekannt. Den sämtlichen elektrischen Kraftfahrzeug-Antriebs- und/oder Bremseinheiten zur Beaufschlagung von Stelleelementen ist gemein, dass diese regelmäßig mit elektrischer Gleich-Niederspannung betrieben werden und beispielsweise über schnelllaufende Elektromotoren verfügen. Solche schnelllaufenden Elektromotoren bei Kraftfahrzeug-Antriebseinheiten oder auch elektromagnetische Kupplungen bei Kraftfahrtzeug-Bremseinheiten weisen zur Realisierung Ihrer gewünschten Wirkung und aufgrund der geringen zur Verfügung stehenden Spannung von beispielsweise 12 V, 24 V oder auch 48 V in der Regel hohe aufgenommene Stromstärken auf. Als Folge hiervon entsteht mehr oder minder ausgeprägt Verlustwärme.
• So werden elektrische Kraftfahrzeug-Antriebseinheiten beispielsweise in der DE 10 2018 109 477 A1 der Anmelderin beschrieben. Die bekannte Kraftfahrzeug-Antriebseinheit kann dabei auf ein Gesperre eines Kraftfahrzeug-Türschlosses arbeiten. Eine Betätigungseinrichtung für automobile Anwendungen, wie sie in der DE 10 2016 121 189 A1 der Anmelderin beschrieben wird, dient insbesondere zur Beaufschlagung von Kraftfahrzeugtüren. Darüber hinaus können solche Einheiten auch in Verbindung mit beispielsweise einer Kraftfahrzeugtürbremse zum Einsatz kommen, wie sie Gegenstand der DE 10 2016 117 173 A1 ist. Schlussendlich gehören hierzu auch Bewegungskopplungs-Einrichtungen zum Einsatz in einer Schließvorrichtung für eine Tür oder Klappe eines Kraftfahrzeuges, wie sie in der DE 10 2018 124 023 A1 beschrieben wird. Die Aufzählung gilt selbtverständlich nicht einschränkend.
• Jedenfalls greifen diese sämtlichen elektrischen Kraftfahrzeug-Antriebs- und/oder Bremseinheiten typischerweise auf Spulen für Antriebe, Kupplungen, Bremseinheiten etc. zurück, die von zum Teil hohen Strömen durchflossen werden und demzufolge zur Erwärmung neigen. Da solche Spulen typischerweise aus Kupferdraht hergestellt sind und folglich einem Kaltleiter, verringert sich die zur Verfügung stehende Leistung mit zunehmender Temperatur. Denn solche Kaltleiter weisen einen mit der Temperatur ansteigenden Widerstand auf. Hinzu kommt, dass beim Überschreiten kritischer Temperaturen irreversible Schädigungen beobachtet werden. Diese können darin liegen, dass sich beispielsweise ein Spulenlack verflüssigt oder es im schlimmsten Fall sogar zu einem Kurzschluss kommt. Die Temperatur-Überwachung und -Steuerung solcher elektrischen Kraftfahrzeug-Antriebs- und/oder Bremseinheiten ist also von besonderer Bedeutung.
• Im Stand der Technik nach der DE 10 2006 019 981 A1 werden ein Verfahren und eine Vorrichtung einer Verstelleinrichtung eines Kraftfahrzeuges beschrieben. Dabei wird die sogenannte Ist-Temperatur zumindest eines Leistungshalbleiters näherungsweise bestimmt. Das erfolgt dadurch, dass ausgehend von einer vorgegebenen Starttemperatur die Ist-Temperatur durch Zählen eines Wertes pro Zeiteinheit erhöht wird, wenn der Motor betrieben wird. D. h., die Temperaturmessung wird über eine Zeitmessung aproximiert.
• In der DE 199 44 964 A1 wird ein Verfahren zum Steuern und Regeln eines Verstellantriebes in Fahrzeugen und hier die Messung der Motorspannung und auch des Motorstromes erläutert. Temperatureffekte und ihre Berücksichtigung sowie Kompensation spielen keine Rolle.
• Das nächstkommende Dokument DE 11 2008 003 096 T5 beschäftigt sich mit einem Kabelschutzverfahren zum Schützen eines Kabels, bei dem es sich um ein solches handelt, welches elektrische Leistung von einer Leistungsquelle an eine Last liefert. Das Kabel kann dabei Bestandteil eines Kabelbaumes sein. Zum Schutz des Kabels wird so vorgegangen, dass eine Temperaturänderung in dem Kabel unter Verwendung des erkannten angelegten Stroms erfolgt. Dadurch kann insgesamt der Kabeltemperaturanstieg ermittelt werden. Für die Berechnung sind offensichtlich ein Wärmewiderstand des Kabels ebenso wie ein Widerstand des Kabels bei einer bestimmten Temperatur als Eingangsgröße erforderlich.
• Der genannte Stand der Technik nach der DE 11 2008 003 096 T5 hat sich grundsätzlich bewährt, weil auf zusätzliche Sensoren zur Temperaturerfassung und -Überwachung verzichtet wird. Das ist insofern vorteilhaft, weil solche Sensoren eine ergänzende Verkabelung, entsprechende Signaleingänge etc. erfordern und dementsprechend zu erhöhten Kosten führen. Allerdings lässt die bekannte Vorgehensweise die nötige Präzision vermissen und erfordert auch den Rückgriff auf spezifische Eingangsgrößen, die nicht immer zur Verfügung stehen. Hier will die Erfindung insgesamt Abhilfe schaffen.
• Der Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, ein Verfahren zur Temperaturüberwachung und -Steuerung der eingangs beschriebenen Ausprägung so weiterzuentwickeln, dass der Aufwand insgesamt verringert ist und eine insbesondere sensorlose Lösung zur Verfügung gestellt wird.
• Zur Lösung dieser technischen Problemstellung ist Gegenstand der Erfindung ein Verfahren nach Anspruch 1.
• Tatsächlich wird bei einem Verfahren zur Temperatur-Überwachung und - Steuerung bei elektrischen Kraftfahrzeug-Antriebs-und/oder -Bremseinheiten zur Beaufschlagung von Stellelementen erfindungsgemäß so vorgegangen, dass aus Strom- und Spannungsmessungen eines typischerweise eingangsseitigen Leiters der Kraftfahrzeug-Antriebs- und/oder -Bremseinheit unter Berücksichtigung zumindest einer Materialkenngröße des Leiters der temperaturabhängige Widerstand und damit die Temperatur des Leiters ermittelt werden. Bei der Materialkenngröße des Leiters wird im Allgemeinen sein Temperaturkoeffizient berücksichtigt. Als auf diese Weise zu überwachender Leiter kommen generell sämtliche Leiter in Verbindung mit Kraftfahrzeug-Antriebs- und/oder Bremseinheiten infrage. Meistens handelt es sich bei dem Leiter um eine Spule. Die Spule kann ihrerseits Bestandteil eines Elektromotors sein. Genauso gut kann die Spule aber auch in Verbindung mit einer elektromagnetisch arbeitenden Kupplung zum Einsatz kommen. Ebenso mit einer Bremseinheit, wie sie zuvor im Stand der Technik angesprochen worden ist.
• Solche Spulen bzw. Motorspulen greifen im Allgemeinen auf Kupferdrähte, d. h. einen typischen Kaltleiter, zurück. Die zugehörige Materialkenngröße bzw. der Temperaturkoeffizient für solche Kupferleitungen oder Kupferlizen ist dementsprechend gut bekannt.
• Tatsächlich geht die Erfindung in diesem Zusammenhang zunächst einmal von der Erkenntnis aus, dass sich der reale (nichtlineare) Anstieg des Widerstandes eines solchen Kaltleiters mit der Temperatur relativ gut durch folgende Geradengleichung approximieren lässt: $$\Delta R=L\cdot \Delta T\cdot R_{To}$$

  
• Wobei ΔR die Widerstandsänderung (beim Kalkleiter die Widerstandszunahme), α den (spezifischen) Temperaturkoeffizienten (von Kupfer im Beispielfall) und ΔT die zugehörige Temperaturänderung (den Temperaturanstieg im Beispielfall) bezeichnet. Der Widerstand R_T0 gehört demgegenüber zum Ausgangswiderstand bei einer bestimmten angenommenen Temperatur. Tatsächlich wird man hier meistens den Ausgangswiderstand des untersuchten Leiters bei Raumtemperatur (T₀ ungefähr 20° C) berücksichtigen.
• Zu dem Ausgangswiderstand R_T0 gehören eine Spannung U_T0 und ein Strom I_T0, die erfindungsgemäß gemessen werden und nach dem bekannten Omschen-Gesetz wie folgt auf den Ausgangswiderstand R_T0 führen: $$R_{To}=\frac{U_{To}}{I_{To}}.$$

  
• Dabei kann erfindungsgemäß insgesamt so vorgegangen werden, dass mehrere Strom- und Spannungsmessungen an dem fraglichen Leiter durchgeführt und in einem Speicher einer Steuereinheit abgelegt werden. Der Speicher und die Steuereinheit sind meistens ohnehin und obligatorisch vorhanden, dienen nämlich zur Ansteuerung der Kraftfahrzeug-Antriebs- und/oder Bremseinheiten. Außerdem kann so vorgegangen werden, dass die Strom- und Spannungsmessungen gegebenenfalls gemittelt werden. D. h., zur Ermittlung des zuvor bereits angesprochenen Ausgangswiderstandes R_T0 entsprechend der zuvor wiedergegebenen Gleichung 2) können jeweils mehrere Werte für die Ausgangsspannung U_T0 ebenso wie für die Ausgangsstromstärke I_T0 jeweils erfasst und gemittelt werden, um auf diese Weise einen gemittelten Ausgangswiderstand R_T0 festzulegen.
• In der Regel wird dabei so vorgegangen, dass die genannten Strom- und Spannungsmessungen mit zugehörigen Betriebsdauern der Kraftfahrzeug-Antriebs- und/oder -Bremseinheit flankiert werden. Diese Betriebsdauern lassen sich beispielsweise jede Sekunde (oder auch jede Zehntelsekunde) hochzählen, wobei man bei einem Startzeitpunkt von 0 Sekunden beginnen mag bis hin zu einem Endzeitpunkt von X Sekunden. Zum Startzeitpunkt von 0 Sekunden wird nun der Ausgangswiderstand R_T0 ermittelt, und zwar unter Berücksichtigung der zuvor bereits angesprochenen und gemessenen Ausgangsspannung U_T0 nach der Formel 2).
• An dieser Stelle ist eine weitere Korrektur und Präzisierung möglich und denkbar, und zwar dergestalt, dass die Ausgangstemperatur T₀ bei der Messung des Ausgangswiderstandes R_T0 aus der Ausgangsspannung U_T0 in Verbindung mit der Ausgangsstromstärke I_T0 nicht per se mit der Raumtemperatur (20° C) gleichgesetzt wird. Sondern die zugehörige Ausgangstemperatur T₀ kann grundsätzlich auch gemessen bzw. anderweitig von der Steuereinheit zur Verfügung gestellt werden. Denn moderne Kraftfahrzeuge verfügen in der Regel über einen ohnehin vorhandenen und obligatorischen Außentemperatursensor, dessen Werte in diesem Fall als Ausgangstemperatur T₀ Berücksichtigung finden können.
• D. h., anstelle zum Startzeitpunkt und bei der Messung der Ausgangsspannung U_T0 und der Ausgangsstromstärke I_T0 eine Temperatur (beispielsweise Raumtemperatur von 20° C) anzunehmen, kann auch die tatsächliche Ausgangstemperatur T₀ durch den ohnehin vorhandenen Sensor an die Steuereinheit geliefert werden. Das ist insofern von Bedeutung, als für die Temperaturzunahme innerhalb des Leiters und beispielsweise eine nachfolgend noch anzusprechende und zulässige Maximaltemperatur die tatsächliche Ausgangstemperatur T₀ natürlich von besonderer Bedeutung ist. Jedenfalls kann die zum Ausgangswiderstand R_T0 gehörige Ausgangstemperatur T₀ sowohl angenommen werden (als Raumtemperatur, wenn das Kraftfahrzeug beispielsweise in einer Garage abgestellt ist) oder aber tatsächlich als Messwert zur Verfügung gestellt werden, nämlich von dem ohnehin vorhandenen und meistens obligatorischen Außentemperatursensor des Kraftfahrzeuges.
• Ausgehend von dem zuvor angesprochenen und nach der Gleichung 2) zu ermittelnden Ausgangswiderstand R_T0 am Startzeitpunkt kann nun aus einer gemessenen Widerstandsänderung ΔR auf die Temperatur des Leiters (T) zum jeweiligen Endzeitpunkt rückgeschlossen werden. Dabei wird die Gleichung 1) zugrunde gelegt, die auf folgende Temperaturänderung des Leiters ausgehend von der Ausgangstemperatur T₀ führt: $$\Delta T=\frac{\Delta R\cdot I_{To}}{\alpha \cdot U_{To}}$$

  
• Die Gleichung 3) ergibt sich dabei aus der Gleichung 1) unter Einsetzen der Gleichung 2). Jedenfalls wird deutlich, dass die nach einer Zeit (vom Startzeitpunkt zum Endzeitpunkt) durch erneute Strom- und Spannungsmessung ermittelte Widerstandsänderung ΔR in Verbindung mit dem bekannten spezifischen Temperaturkoeffizienten α sowie der Ausgangsstromstärke I_T0 und der Ausgangsspannung U_T0 auf die zugehörige Temperaturänderung ΔT entsprechend der Gleichung 3) führt. Beträgt die ermittelte Temperaturänderung beispielsweise 20 °C, so bedeutet dies bei einer Ausgangstemperatur T₀ von 20 °C bzw. Raumtemperatur, dass der fragliche Leiter aktuell eine Temperatur von 40° C aufweist und eine zugehörige Widerstandszunahme von ΔR. - Die Strom- und Spannungsmessung wird regelmäßig mithilfe ohnehin vorhandener magnetoresestiver Sensoren vorgenommen. Grundsätzlich sind auch andere Sensoren denkbar.
• Der tatsächliche und temperaturabhängige Widerstand R(T) stellt sich damit als Summe des Ausgangswiderstandes R_T0 und der Widerstandsänderung bzw. Widerstandszunahme (bei einem Kaltleiter) ΔR wie folgt dar: $$R\left(T\right)=R_{To}+\Delta R$$

  
• Dementsprechend kann in der Regel mithilfe der ohnehin vorhandenen und der Kraftfahrzeug-Antriebs- und/oder -Bremseinheit zugehörigen Steuereinheit über Strom- und Spannungsmessungen des Leiters und insbesondere einer Spule als Bestandteil der betreffenden Einheit auf sowohl die Widerstandsänderung bzw. Widerstandszunahme ΔR als auch die zugehörige Temperaturzunahme ΔT im Betrieb rückgeschlossen werden.
• Dabei besteht erfindungsgemäß die weitergehende Möglichkeit, dass für den betreffenden Leiter mehrere Temperaturbereiche festgelegt werden können. Diese Temperaturbereiche lassen sich darüber hinaus mit Wirkdauern flankieren, wobei jeweils Grenzwerte festgelegt werden können. Die Wirkdauer bezeichnet dabei den Zeitraum, innerhalb dessen der Leiter in dem fraglichen Temperaturbereich arbeitet. Hiervon zu unterscheiden ist die einleitend bereits angegebene Betriebsdauer, welche zum Startzeitpunkt mit 0 Sekunden beginnt und bis zum Endzeitpunkt jeweils beispielhaft um 1 Sekunde oder auch in geringeren Intervallen hochgezählt wird. Jedenfalls sind sowohl einzelne Temperaturbereiche als auch die zugehörige Wirkdauer relevant für eine Belastungsanalyse und auch Steuerung der Temperatur.
• Dabei kann ferner so vorgegangen werden, dass die Temperaturbereiche und/oder Wirkdauern mit ihren zugehörigen Grenzwerten gestaffelt werden. Dadurch können erlaubte Wirkdauern bzw. Grenzwerte der Temperatur für die Kraftfahrzeug-Antriebs- und/oder -Bremseinheit vorgegeben und festgelegt werden. Schließlich kann selbstverständlich auch eine Maximaltemperatur für den Leiter definiert werden. Ebenso eine Maximalwirkdauer.
• Je nach seitens des Leiters erreichtem Temperaturbereich und der zugehörigen Wirkdauer kann mithilfe der Steuereinheit die Leistung zur Ansteuerung der Kraftfahrzeug-Antriebs- und/oder -Bremseinheit angepasst werden. Neben einer solchen Leistungssteuerung in Abhängigkeit der Temperatur und ggf., Wirkdauer ist selbstverständlich auch eine Leistungsregelung dergestalt möglich, dass die Temperatur innerhalb des Leiters in einem vorgegebenen Temperaturbereich gehalten und beispielsweise eine bestimmte Wirkdauer nicht überschritten wird. D. h., generell wird so vorgegangen, dass die Steuereinheit in Abhängigkeit des jeweiligen Temperaturbereiches und gegebenenfalls der Wirkdauer innerhalb der Leitung die Leistungsaufnahme der betreffenden Einheit (Kraftfahrzeug-Antriebs- und/oder -Bremseinheit) steuert respektive regelt. Dadurch lassen sich derartige Einheiten nicht nur vor Überlastungen schützen, sondern kann ihr Betrieb auch in einem hinsichtlich der erreichten Temperatur und des Wirkungsgrades optimalen Leistungsbereich betrieben werden. Außerdem können Temperaturspitzen abgefangen werden, beispielsweise dadurch, dass eine Maximaltemperatur innerhalb des Leiters nicht überschritten werden darf. Genauso gut lassen sich natürlich auch unterhalb der Maximaltemperatur bei Bedarf Temperatur-Schwellwerte innerhalb der Leitung definieren, die bei einem Überschreiten unmittelbar dazu führen, dass mithilfe der Steuereinheit die Leistungsaufnahme der betreffenden Einheit zurückgefahren wird.
• Im Ergebnis wird eine Temperaturüberwachung und -Steuerung in Verbindung mit elektrischen Kraftfahrzeug-Antriebs- und/oder -Bremseinheiten zur Beaufschlagung von Stellelementen zur Verfügung gestellt, die eine wirksame und temperatursensorlose Temperaturüberwachung ebenso zur Verfügung stellt wie die Möglichkeit, je nach erreichter Temperatur und/oder Wirkdauer die Leistungsaufnahme der Einheit entsprechend anzupassen. Hierin sind die wesentlichen Vorteile zu sehen.
• Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert; es zeigen:
• 1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Temperaturüberwachung und - Steuerung schematisch,
• 2 ein Widerstands-/Temperaturdiagramm in Verbindung mit der erfindungsgemäßen Vorgehensweise und
• 3 die verschiedenen festlegbaren Temperaturbereiche mit zugehörigen Widerstandswerten.
• In den Figuren ist eine Vorrichtung zur Temperaturüberwachung und -Steuerung bei elektrischen Kraftfahrzeug-Antriebs- und/oder -Bremseinheiten dargestellt. Die fragliche Kraftfahrzeug-Antriebs- und/oder Bremseinheit verfügt nach dem Ausführungsbeispiel und entsprechend der Wiedergabe in der 1 über einen Antrieb bzw. eine Antriebseinheit 1, mit deren Hilfe ein Stellelement 2 beaufschlagt wird. Bei dem Stellelement 2 handelt es sich im Beispielfall um eine Kraftfahrzeug-Tür 2, die in der 1 angedeutete Schwenkbewegungen gegenüber einer Kraftfahrzeugkarosserie 3 vollführen kann. Diese Schwenkbewegungen der Kraftfahrzeug-Tür respektive des Stellelementes 2 um seine Achse 4 gegenüber der Kraftfahrzeugkarosserie 3 werden dadurch hervorgerufen bzw. veranlasst, dass der Antrieb bzw. die Antriebseinheit 1 auf die Kraftfahrzeug-Tür 2 arbeitet, wie dies beispielhaft im Stand der Technik nach der DE 10 2016 121 189 A1 beschrieben wird.
• Die Antriebseinheit 1 verfügt dazu über einen nicht näher dargestellten Elektromotor mit einer zugehörigen Antriebsspule, die vorliegend als in der 1 angedeuteter Leiter 5 fungiert. Zur Ansteuerung der Antriebseinheit 1 ist eine Steuereinheit 6 vorgesehen, die über einen integrierten oder zusätzlichen Speicher 7 verfügt. Mithilfe von nicht dargestellten (magnetoresestiven) Sensoren kann nun der von dem Leiter 5 aufgenommene Strom I ebenso wie die an der Antriebseinheit 1 anliegende Spannung U mithilfe der Steuereinheit 6 gemessen werden. Daraus lässt sich bei einer Ausgangstemperatur T₀ ein in der 1 angegebener Ausgangswiderstand R_T0 des Leiters 5 ermitteln. Ebenso eine Änderung seines Widerstandes ΔR.
• Tatsächlich kann mithilfe der dargestellten Vorrichtung aus Strom- und Spannungsmessungen des Leiters 5 unter Berücksichtigung zumindest einer Materialkenngröße des Leiters 5 der temperaturabhängige Widerstand R(T) und damit die Temperatur T des Leiters 5 ermittelt werden. Bei der Materialkenngröße des Leiters 5 handelt es sich um den einleitend bereits angesprochenen spezifischen Temperaturkoeffizienten α. Außerdem können mehrere Strom- und Spannungsmessungen an dem Leiter 5 durchgeführt werden. Die zugehörigen Werte für die Spannung U und die Stromstärke I lassen sich in dem Speicher 7 der Steuereinheit 6 ablegen. Außerdem ist es in diesem Zusammenhang möglich, Mittelungen einzelner Spannungswerte U wie auch verschiedener Stromwerte I vorzunehmen, wie nachfolgend noch näher erläutert wird.
• Die Strom- und Spannungsmessungen und folglich auch die entsprechenden Werte für die Stromstärke I ebenso wie für die Spannung U können mit zugehörigen Betriebsdauern der (Kraftfahrzeug-)Antriebseinheit 1 respektive des Antriebes flankiert werden. Diese Betriebsdauern werden beispielsweise von der Steuereinheit 6 vorgegeben und können von einer dortigen und obligatorischen Taktfrequenz abgeleitet werden. Dabei kann ein Startzeitpunkt festgelegt und beginnend mit dem Startzeitpunkt die Betriebsdauer jede Sekunde oder in noch kürzeren Intervallen bis zu einem Endzeitpunkt festgelegt werden. Die Strom- und Spannungsmessungen am Startzeitpunkt korrespondieren zum einleitet bereits angesprochenen Ausgangswiderstand R_T0 des Leiters 5.
• D. h., zu diesem Zeitpunkt, dem Startzeitpunkt, ist noch nicht damit zu rechnen, dass der Leiter 5 infolge des durch ihn fließenden Stromes I_T0 erwärmt worden ist. Der Ausgangswiderstand R_T0 korrespondiert zu einer zugehörigen Ausgangstemperatur T₀ zum Startzeitpunkt. Diese Ausgangstemperatur T₀ kann die Raumtemperatur sein, wenn sich das zugehörige Kraftfahrzeug beispielsweise in einer Garage oder sonst wie in einem abgestellten Raum befindet. Grundsätzlich kann die zugehörige und zu dem Ausgangswiderstand R_T0 gehörige Ausgangstemperatur T₀ aber auch anderweitig von der Steuereinheit 6 zur Verfügung gestellt werden. Beispielhaft mag die Steuereinheit 6 hierzu auf Werte eines typischerweise ohnehin im oder am Kraftfahrzeug vorhandenen Außentemperatursensors zurückgreifen.
• Jedenfalls lässt sich die Ausgangstemperatur T₀ ebenso wie der zugehörige Ausgangswiderstand R_T0 auf diese Weise feststellen und korrespondiert zu den in der 2 dargestellten Werten. Hier ist der temperaturabhängige Widerstand R(T) des Leiters 5 über der Temperatur T schematisch wiedergegeben. Der reale Temperaturverlauf des Leiters 5, bei dem es sich um einen Kaltleiter aus Kupfer im Beispielfall handelt, ist dabei strichpunktiert mit der Kennzeichnung „realer Kaltleiter“ wiedergegeben. Zusätzlich findet sich in der 2 eine Approximation im Sinne eines linearen Widerstandsanstieges ΔR mit der Temperatur T bzw. ΔT als angedeutete Tangente bei der Temperatur T₀ , welche zum Ausgangswiderstand R_T0 gehört.
• Ausgehend von dem Ausgangswiderstand R_T0 kann nun bei einem Stromdurchfluss des Leiters 5 die Widerstandsänderung ΔR bzw. Widerstandszunahme bei dem betrachteten Kalkleiter gemessen werden. Hierzu korrespondieren entsprechende Werte für die Spannung U und den Strom I nach einer gewissen Betriebsdauer. D. h., genauso wie der Ausgangswiderstand R_T0 entsprechend der Gleichung 2) nach dem Omschen Gesetz zum Startzeitpunkt ermittelt werden kann, so lässt sich der Widerstand des Leiters 5 zum Endzeitpunkt als Quotient aus der dann gemessenen Spannung U und dem zugehörigen Strom I ermitteln. Daraus resultiert die Widerstandsänderung bzw. Widerstandszunahme ΔR, die in der 2 ebenso wie die hiermit verbundene Temperaturänderung bzw. Temperaturannahme ΔT innerhalb des Leiters 5 eingetragen ist. Die Berechnung der hierzu korrespondierenden Temperaturänderung ΔT folgt dabei und den Erläuterungen in der Beschreibungseinleitung folgend unter Rückgriff auf die Gleichung 3). D. h., ausgehend vom Ausgangswiderstand R_T0 kann aus der anschließend zum Endzeitpunkt vorgenommenen Messung der Widerstandsänderung ΔR auf die Temperatur T des Leiters 5 zum Endzeitpunkt rückgeschlossen werden. Diese Temperatur T stellt sich als Summe aus der Ausgangstemperatur T₀ zuzüglich der Temperaturänderung bzw. des Temperaturzuwachses ΔT nach der Gleichung 4) dar, wie man anhand der 2 nachvollziehen kann.
• Als Folge hiervon können ausgehend von der Ausgangstemperatur T₀ bis hin zu einer maximal zulässigen Temperatur Tmax des Leiters 5 unterschiedliche Temperaturbereiche mit den Grenzen T₁ und T₂ im Beispielfall festgelegt werden, wie dies die 3 schematisch wiedergibt. Zu jeder dieser zusätzlich festgelegten Temperaturen T₁ , T₂ und Tmax gehört ein zugehöriger Widerstand (R (T₀ ), R (T₁ ), (R (T₂ )) innerhalb des Leiters 5, der der linearen Abhängigkeit entsprechend der Darstellung in der 2 bzw. der Gleichung 1) folgend in der 3 bis zum maximalen Widerstand Rmax aufgetragen ist.
• Neben diesen verschiedenen Temperaturbereichen T₁ , T₂ bzw. Temperaturen lassen sich auch Wirkdauern festlegen und mit den zugehörigen Temperaturbereichen T₁ , T₂ usw. flankieren. Dabei können jeweils Grenzwerte festgelegt werden, einerseits für die Temperaturbereiche T₁ , T₂ in Gestalt der maximalen Temperatur Tmax und andererseits für die Wirkdauern dergestalt, dass eine maximale zeitliche Wirkdauer unter Berücksichtigung des zugehörigen Temperaturbereiches T₁ , T₂ definiert wird. Die Wirkdauer kann dabei mit Hilfe der zuvor bereits angesprochenen Messung der Betriebsdauer abgeglichen bzw. hieraus abgeleitet werden. Jedenfalls ist die Steuereinheit 6 in der Lage, die Wirkdauer, d. h. die Zeit zu ermitteln, innerhalb derer der Leiter 5 im Beispielfall beaufschlagt wird, beispielsweise im Temperaturbereich zwischen der Ausgangstemperatur T₀ und der ersten Grenztemperatur T₁ . Ebenso kann eine solche Festlegung im Bereich zwischen der ersten Grenztemperatur T₁ und der zweiten Grenztemperatur T₂ und schließlich zwischen der zweiten Grenztemperatur T₂ und der Maximaltemperatur Tmax vorgenommen und festgelegt werden.
• D. h., die angesprochenen Temperaturbereiche T₁ , T₂ und/oder die zugehörigen Wirkdauern lassen sich mit korrespondierenden Grenzwerten jeweils staffeln, wie dies in der 3 wiedergegeben ist. Dadurch können erlaubte Wirkdauern für den Kraftfahrzeug-Antrieb bzw. die Antriebseinheit 1 vorgegeben und definiert werden. Darüber hinaus eröffnet die Erfindung die weitergehende Möglichkeit, dass die Steuereinheit 6 in Abhängigkeit des jeweiligen Temperaturbereiches T₁ , T₂ und gegebenenfalls der Wirkdauern die Leistungsaufnahme des Leiters 5 steuert oder im Sinne einer Regelung vorgibt. D. h., mithilfe der Steuereinheit 6 kann der Leiter 5 beispielsweise so hinsichtlich seiner aufgenommenen Leistung angesteuert bzw. regelnd betrieben werden, dass die Temperatur T innerhalb des Leiters 5 in dem Temperaturbereich T₁ gehalten wird. Ebenso kann hierdurch sichergestellt werden, dass die Wirkdauer, d. h. die Dauer des Betriebes innerhalb des Temperaturbereiches T₁ einem bestimmten Schwellwert nicht überschreitet.
• Bezugszeichenliste

1

Antriebseinheit

2

Stellelemente

2

Kraftfahrzeug-Tür

3

Kraftfahrzeugkarosserie

4

Achse

5

Leiter

6

Steuereinheit

7

Speicher

U

Spannung

RT0

Ausgangswiderstand

(T0)

Ausgangstemperatur

T

Temperatur

ΔR

Widerstandsaufnahme, Widerstandsänderung

ΔT

Temperaturänderung

Tmax

Maximaltemperatur

T1 und T2

Grenzen

R(T)

temperaturabhängiger Widerstand

T1

Temperaturbereich

T1 und T2

Temperaturen

• ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
• Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
• Zitierte Patentliteratur
• DE 102018109477 A1 [0003]
• DE 102016121189 A1 [0003, 0029]
• DE 102016117173 A1 [0003]
• DE 102018124023 A1 [0003]
• DE 102006019981 A1 [0005]
• DE 19944964 A1 [0006]
• DE 112008003096 T5 [0007, 0008]

Claims (10)

1. Verfahren zur Temperatur-Überwachung und -Steuerung bei elektrischen Kraftfahrzeug-Antriebs-und/oder -Bremseinheiten zur Beaufschlagung von Stellelementen (2) wie beispielsweise Kraftfahrzeug-Türen (2), Kraftfahrzeugfahrzeug-Klappen, Kraftfahrzeug-Schließeinrichtungen, Kraftfahrzeug-Verriegelungen etc., wonach aus Strom- und Spannungsmessungen eines Leiters (5) unter Berücksichtigung zumindest einer Materialkenngröße des Leiters (5) der temperaturabhängige Widerstand R(T) und damit die Temperatur (T) des Leiters (5) ermittelt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, dass als Materialkenngröße des Leiters (5) sein spezifischer Temperaturkoeffizient (α) berücksichtigt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Strom- und Spannungsmessungen an dem Leiter (5) durchgeführt und im Speicher (7) einer Steuereinheit (6) zur Ansteuerung der Kraftfahrzeug-Antriebs- und/oder Bremseinheit abgelegt und gegebenenfalls gemittelt werden.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Strom- und Spannungsmessungen mit zugehörigen Betriebsdauern der Kraftfahrzeug-Antriebs- und/oder -Bremseinheit flankiert werden, beispielsweise jede Sekunde beginnend mit einem Startzeitpunkt von 0 Sekunden bis zu einem Endzeitpunkt von X Sekunden.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Strom- und Spannungsmessungen am Startzeitpunkt zu einem Ausgangswiderstand (R_T0) des Leiters (5) korrespondieren, wobei eine zugehörige Ausgangstemperatur (T₀) von beispielsweise einem zusätzlichen Sensor stammt.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass ausgehend von dem Ausgangswiderstand (R_T0) zum Startzeitpunkt aus einer Widerstandsänderung (ΔR) auf die Temperatur (T) des Leiters (5) zum jeweiligen Endzeitpunkt rückgeschlossen wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass für den Leiter (5) mehrere Temperaturbereiche (T₁, T₂) festgelegt werden.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperaturbereiche (T₁, T₂) mit Wirkdauern flankiert und jeweils Grenzwerte festgelegt werden.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperaturbereiche (T₁, T₂) und/oder Wirkdauern mit ihren zugehörigen Grenzwerten gestaffelt werden, um Wirkdauern festzulegen.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (6) in Abhängigkeit des jeweiligen Temperaturbereiches (T₁, T₂) und gegebenenfalls der Wirkdauer die Leistungsaufnahme des Leiters (5) steuert bzw. regelt.

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